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KSKSKSKS SKSKSKS KSKSKS SKSKS KSKS SKS KS

산업표

원심, 사류 및 축류수력 성능 시험

정밀 등급KS B ISO 519

2010-10-11, 그린에너텍에 라이센스를 부여하며 불법 복사 및 무단 배포를 금합니

준심의회 심의 2003년 6월 30일 제정 한국표준협회 발행

KS B ISO 5198

펌프－ 규격－ 8：2003

다.

B ISO 5198：2003

일반산업기계부회 심의위원 명단 성 명 근 무 처 직 위

(회 장 ) 이 재 순 건국대학교 교 수

(위 원 ) 김 성 구 동서울대학교 교 수

최 원 석 대원뉴매틱공업 대 표

이 억 섭 인하대학교 교 수

김 남 현 홍익대학교 교 수

김 윤 제 성균관대학교 조 교 수

( 간 사 ) 이 희 태 기술표준원 자본재기술표준부 수송물류과

김 학 영 기술표준원 자본재기술표준부 수송물류과

제정자：기술표준원장

제 정：2003년 6월 30일 기술표준원 고시 제03－744호

원안작성협력자：산업표준심의회 일반산업기계부회

심 의 부 회：산업표준심의회 일반산업기계부회(회장 이 재 순)

이 규격에 대한 의견 또는 질문은 기술표준원 자본재기술표준부 수송물류

과(☎ 02－509－7286)로 연락하여 주십시오. 또한 한국산업규격은 산업표준

화법 제7조의 규정에 따라 5년마다 산업표준심의회에서 심의되어 확인, 개정 또는 폐지됩니다.

2010-10-11, 그린에너텍에 라이센스를 부여하며 불법 복사 및 무단 배포를 금합니다.

B ISO 5198：2003

목 차

서 문 1 ··············································································································································································

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1. 적용 범위 1

2. 인용 규격 1

3. 정의와 기호 2

3.1 정 의 2

3.2 양, 기호, 및 단위 5

4. 규정 효율 10

4.1 주요 시방 10

4.2 다른 규정 10

5. 시험에 대한 일반적 요구 조건 11

5.1 시험의 구성 11

5.2 시험 설비 12

5.3 시험 조건 13

5.4 불확실성의 측정 16

5.5 시험 결과의 분석 18

6. 유량 측정 20

6.1 일반 사항 20

6.2 하중 측정에 의한 측정 21

6.3 체적법 21

6.4 이동 스크린 22

6.5 차압 장치 22

6.6 위 어(weirs) 23

6.7 터빈 유량계 및 전자 유량계 24

6.8 속도 면적 방법 25

6.9 트레이서 방법 25

7. 양정 측정 25

7.1 일반 사항 25

7.2 측정 단면의 정의 30

7.3 수위 측정 36

7.4 압력 측정 36

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－i－

부여하며 불법 복사 및 무단 배포를 금합니다.

B ISO 5198：2003

8. 회전 속도의 측정 44 ····················································································································································

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9. 입력 동력 측정 45

9.1 일반 사항 45

9.2 간접적인 방법 45

9.3 직접적인 방법 47

10. 열역학적 방법에 의한 펄프 효율 측정 48

10.0 일반 사항 48

10.1 용어, 정의, 기호 및 단위 48

10.2 원 칙 50

10.3 수정 에너지항 50

10.4 단위 질량당 기계적 에너지의 측정에 대한 절차 55

10.5 단위 질량당 유체 에너지의 결정 57

10.6 측정 장치－사용에 대한 권장 사항 57

10.7 측정의 정확성 60

11. 캐비테이션 시험 60

11.1 일반 사항 60

11.2 시험 설비 61

11.3 펌프에 요구되는 (NPSH)의 결정 63

부속서 A 68

부속서 B 74

부속서 C 80

부속서 D 93

부속서 E 95

해 설 98

－


ii－


ICS 23.080

한 국 산 업 규 격 KS

원심, 사류 및 축류 펌프－

수력 성능 시험 규격－정밀 등급

B ISO 5198：2003

Centrifugal, mixed flow and axial pumps－ Code for hydraulic performance tests－Precision class

서 문 이 규격은 1987년 제1판으로 발행된 ISO 5198, Centrifugal, mixed flow and axial pumps－Code for

hydraulic performance tests－Precision class를 번역해서 기술적 내용을 변경하지 않고 작성한 한국산업규격이다.

1. 적용 범위 이 규격은 연구, 개발 또는 하이테크에 사용할 원심, 사류 및 축류 펌프가 특별한 조건을

충족시킬 수 있는가를 알아보기 위한 인수 능력 평가시, 또는 성능 특성에 관한 정확한 정보가 중요시될

때 사용하는 것이 바람직하다.

또한 이 규격은 펌프를 시험대나 또는 설치된 상태에서 시험할 때 원형과 모델에 적용된다.

이것은 다음과 같은 조건에 적용된다.

－펌프의 끝단에 접속 나사가 없는 펌프 자체 또는

－펌프의 입구 및 출구의 접속 나사가 일부 또는 전부 설치되어 있어 시험할 때 입구와 출구로의 진입

이 불가능한 펌프(수중 펌프 등)

비 고 1. 거의 모든 산업 용품은 산업 등급 I과 II의 인수 시험 코드를 사용한다는 사실에 주목하여

야 한다.

2. 설치된 양수 펌프와 전시된 양수 펌프의 인수 시험에 관해서는 IEC 60198 및 IEC 60497에

서 다룬다.

2. 인용 규격 다음에 나타나는 규격은 이 규격에 인용됨으로써 이 규격의 규정 일부를 구성한다. 이러한

인용 규격은 그 최신판을 적용한다.

ISO 31 Quantities, units and symbols

ISO 555 Liquid flow measurement in open channels－Dilution methods for measurement of steady flow

Part 1：Constant-rate injection method

Part 2：Integration(sudden injection) method

Part 3：Constant-rate injection method and integration method using radioactive tracers

ISO 1438 Liquid flow measurement in open channels using thin-plate weirs and venturi flumes

ISO 1438~1 Water flow measurement in open channels using weirs and venturi flumes－Part 1：Thin-plate weirs

ISO 2186 Fluid flow in closed conduits－Connections for pressure signal transmissions between primary and

secondary elements

ISO 2548 Centrifugal, mixed flow and axial pumps－Code for acceptance tests－Class C

ISO 2975 Measurement of water flow in closed conduits－Tracer methods

Part 1：General

Part 2：Constant rate injection method using non-radioactive tracers


B ISO 5198：2003

Part 3：Constant rate injection method using radioactive tracers

Part 6：Transit time method using non-radioactive tracers

Part 7：Transit time method using radioactive tracers

ISO 3354 Measurement of clean water flow in closed conduits－Velocity-area method using current-meters

ISO 3534 Statistics－Vocabulary ad symbols

ISO 3555 Centrifugal, mixed flow and axial pumps－Code for acceptance tests－Class B

ISO 3846 Liquid flow measurement in open channels by weirs and flumes－Free overfall weirs of finite crest width

(rectangular broad-crested weirs)

ISO 3966 Measurement of fluid flow in closed conduits－Velocity area method using Pitot static tubes

ISO 4185 Measurement of liquid flow in closed conduits－Weighing method

ISO 4359 Liquid flow measurement in open channels－Rectangular, trapezoidal and U－shaped flumes

ISO 4360 Liquid flow measurement in open channels by weirs and flumes－Triangular profile weirs

ISO 4373 Measurement of liquid flow in open channels－Water level measuring devices

ISO 5167 Measurement of fluid flow by means of orifice plates, nozzles and venturi tubes inserted in circular

cross-section conduits running full

ISO 5168 Measurement of fluid flow－Estimation of uncertainty of a flow-rate measurement

ISO 7194 Measurement of fluid flow in closed conduits－Velocity-area methods of flow measurement in swirling or

asymmetric flow conditions in circular ducts by means of current-meters or Pitot static tubes

ISO 8316 Measurement of liquid flow in closed conduits－Method by collection of the liquid in a volumetric tank

IEC 60034－2 Rotating electrical machines－Part 2：Methods for determining losses and efficiency of rotating

electrical machinery from tests (excluding machines for traction vehicles)

IEC 60041 International code for the field acceptance tests of hydraulic turbines

IEC 60193 International code for model acceptance tests of hydraulic turbines

IEC 60198 International code for the field acceptance tests of storage pumps

IEC 60497 International code for model acceptance tests of storage pumps

3. 정의와 기호

3.1 정 의 이 규격에서 사용하는 주된 용어의 정의는 다음에 따른다.

3.1.1 측정 시스템(measuring system) 시스템은 물리적 정보를 얻어내는 변환기(transducer)를 포함한 측정

계기와 결과 신호의 전송 또는 전환을 담당하는 하나 또는 연결된 여러 개의 부품으로 구성되어 있다.

이같은 시스템은 얻어진 반응 또는 주파수 범위 전반에 걸친 단계별 반응 곡선에 의해 설명되는 반응

기능을 가지고 있다. 부분적으로는 얻어진 물리값과 관찰된 신호 사이에서 여과 효과(filtering effect)가

나타난다. 이 여과 효과는 본질적으로 컷 주파수(cut frequency)에 의해 설명된다. 현재 사용되고 있는 대부

분의 측정 시스템을 볼 때 신호의 연속적인 성분은 통과할 수 있고, 컷 주파수는 시스템의 반응 시간과

깊은 연관성을 가지고 있다.

3.1.2 측정 계기(measuring instrument) 측정 시스템으로 구성되어 있으면서 물리량(압력, 속도, 유동

등)을 직접 관찰할 수 있는 신호(수은주의 수치, 아날로그식 또는 디지털식 계기 수치)로 바꾸어 주는 계기

3.1.3 1차 통계적 모멘트(first order statistical moment)：신호의 평균값(mean value of a signal ) 방정식

에 의해 주어진 시간 주기 T에 걸쳐 계산된 평균 µx, 즉 1차 통계적 모멘트에 의한 랜덤 과정(random process)의

특성값 x(t)

2


B ISO 5198：2003

µ x = ∫+Tt

tttx

T

d)(1

비 고 신호의 평균값 또는 물리적 양을 계산하기 위하여 상응되는 측정 시스템의 반응 시간보다

훨씬 긴 적분 기간 T가 선택되어야 한다.

같은 작용점에 해당하는 몇 개의 물리량에 대한 몇 개 신호의 평균값을 동시에 결정하기

위하여 적분 주기 T는 사용되고 있는 모든 측정 시스템들 중에서 가장 긴 반응 시간을 고

려하여 선택되어야 한다.

신호의 평균값을 계산하기 위하여 선택된 전체 적분 주기 T의 값에 따라서 운전 조건은

정상 상태 또는 비정상 상태가 되도록 결정될 것이다.

3.1.4 2차 통계적인 모멘트(second order statistical moment)：제곱 편차 함수 또는 자기 상관 함수

(variance or autocorrelation function) 제곱 편차 가 다음과 같이 표현되거나 방정식에 의해 주어진 자

기 상관 함수 R

2xσ

xx가 다음과 같이 표시되더라도 시간 주기 T를 통해 얻을 수 있는 2차 통계적 모멘트에 의

한 랜덤 과정 x(t)의 특성 표시

2xσ = ∫

+−

Tt

t x ttxT

2 d])([1 µ

Rxx(t, T) = ∫+

+Tt

ttTtxtx

T

d)]()[(1

3.1.5 정상 과정과 비정상 과정(steady and unsteady process) 랜덤 과정 x(t)는 그 1차 통계적 모멘트

(µx)와 2차 통계적 모멘트[평방 편차 또는 자기 상관 함수 R2xσ xx(t, T )]가 관측이 시작되는 시간 t 또는 관

측이 이루어지는 시간 주기 T에 좌우되지 않을 때 일반적으로 미흡한 정상 또는 정상(steady)이라고 할 수

있다.

반대로 통계적 모멘트가 t 또는 T에 좌우될 때 물리적 현상은 비정상(unsteady)이라고 할 수 있다.

과정 x(t)의 모든 통계적 모멘트는 완벽하게 x(t)의 통계적 상태량으로 묘사되는 것이 t와 T에 의존하지

않을 때 정상 또는 완벽한 정상이라고 할 수 있다.

비 고 이 규격과 실용적인 관점으로 보면 단지 미흡한 정상 과정만이 고려된다(1차와 2차 통계적

모멘트). 이것은 이 고려된 과정이 정규 분포 또는 가우스 분포의 법칙을 따를 때 1차와 2차

통계적 모멘트는 공정의 통계적 상태량을 완벽하게 묘사하는 데 충분하다. 그리고 완전한

정상값과 미흡한 정상값의 개념이 같아진다.

3.1.6 정상 작동 조건(steady operating condition) 각기 다른 신호들이 측정 시스템에 의해 전달되고 이

신호들에 의해 산출되어지는 물리량들이 관측이 시작되는 시간 t 또는 관측이 진행되는 기간 T에 좌우되

지 않는 1차(µx를 의미)와 2차 통계적 모멘트[제곱 편차 또는 자기 상관 함수 R2xσ xx(t, T)]를 가질 때 이

작동 상태는 정상이라고 할 수 있다.

비 고 측정 시스템에 의해 전달되는 랜덤 신호는 적분 주기 T가 충분히 길 때만 정상이라고 볼 수

있다. 이것은 어떤 것이 충분히 긴 시간을 통하여 계산되지 않았는지를 확인하기가 어렵다

는 것을 의미한다. 이것이 바로 실용적인 관점에서 볼 때 왜 특정한 믿을 만한 수준의 정상

만이 정의 되는가 하는 이유이다.

3.1.7 비정상 작동 조건(unsteady operating condition) 각기 다른 신호가 측정 시스템에 의해 전달되고 이

신호에 의해 산출되는 물리량의 관측이 시작되는 시간 t 또는 관측이 진행되는 주기 T에 좌우되는 1차 (µx를

의미)와 2차 통계적 모멘트[제곱 편차 또는 자기 상관 함수 R2xσ xx(t, T)]를 가질 때 이 작동 상태는 비정

상이라고 할 수 있다.

3


B ISO 5198：2003

4

비 고 선택된 물리량의 동적 성분(그림 1 참조)이 각기 다른 출처를 가질 때.

a) 임의의 출처(random origin)：난류, 전자 시스템에서의 백색 잡음 등.

b) 결정된 출처(determinist origin)：블레이드 통과 진동수, 전자기 네트워크 주파수와 관련된

회전 속도, 유동 특성, 진동 형태 등.

이것은 작동 조건에서 일어날 수 있는 비정상이 이같은 현상에 상응하는 주파수(가장

낮은 접속된 주 파수의 반보다 낮은)보다 낮은 주파수를 갖는다는 것을 말해 준다. 결론

적으로 적분 주기 T는 위에서 언급 된 가장 낮은 주파수에 상응하는 주기 T의 두 배보다

작지 않을 것이다.

T1：충분하게 길지 못한 적분 주기이다. 예상되는 T1 기간 x의 평균값 x는 변화할 것이다.

T2：충분히 긴 주기이다.

그림 1 한 현상의 발전 단계 도표(알고 있는 것으로 가정)

3.1.8 변 동(fluctuations) 시간 기능을 하고 평균값을 수정하며, 물리량과 측정 시스템에 의해 전달되는

신 호를 구체적으로 설명하는 현상 x(t)의 주기적인 또는 임의의 변화

평균값을 계산하기 위해 선택된 전체 주기의 두 배가 못되는 주기 또는 가주기(pseudo-period)가 있는

변화는 변동으로 본다. 그리고 이 변동은 평균값의 변화와 비교해서 “급격하다”라고 할 수 있다(3.1.9

참조).

3.1.9 평균값의 변동(비정상 작동 조건에서)[variation of the mean value(in unsteady operating conditions)]

비정상 작동 조건에서 하나의 읽은 계기 수치와 그 다음 수치 사이에서의 물리량의 평균값 또는 측정

시스템에 의해 전달된 신호의 변화

평균값의 변화는 평균값을 계산하기 위해 선택된 전체 주기 T의 두 배 이상이 되는 주기 또는 가주기를

보여 주어야만 한다.

그래서 평균값의 변화는 변동과 비교해서 “완만하다.”라고 말할 수 있게 된다.

3.1.10 읽 음 값(reading) 가시 관찰은 측정 시스템에 의해 전달된 신호의 값을 기록할 수 있게 한다.

다음의 두 가지 종류의 읽음값이 고려되어야 한다.

a) 가능한 한 짧은 시간 동안에 측정된 신호의 “준순간적인(quasi-instantaneous)” 읽음값(그러나 주어진 측

정 시스템의 반응 시간보다 짧아서는 안 된다.)

비 고 적분 주기 T 동안에 측정된 “준순간적인(quasi-instantaneous)” 읽음값 집단은 통계적 모멘트의

계산을 용이하게 한다(3.1.3과 3.1.4 참조).

b) 측정 시스템에 의존하는 적분 주기 T 기간 중 또는 끝에서 구해지는 신호의 읽음값 평균화, 이 읽음값

평균화(averaging reading)는 바로 신호의 평균값을 결정하는 데 쓰인다.


B ISO 5198：2003

3.1.11 읽음값 집단(set of readings) 다른 신호의 값 또는 작용점을 결정짓는 다른 물리량을 결정할 수

있게 해 주는 “준순간적인(quasi-instantaneous)” 읽음값의 집단

3.1.12 측정 계기의 반응 시간(response time of a measuring instrument) 자극이 쉽게 갑작스런 변화를

겪을 때의 순간과 최종 정상값의 일정한 범위 내에 도달해서 지속되는 순간 사이의 시간 간격

3.1.13 프랜틀 수(Prandtl number) Pr

Pr = λµ Pc

여기에서 µ：액체의 동점성 계수

λ：유체의 열전도율

(정의는 ISO 31/12에서 발췌했음.)

3.2 양, 기호 및 단위 표 1은 다른 관련된 기호들과 함께 이 규격에서 사용되는 기호의 개념과 용도 일

부를 나타낸 것이다. 이것은 ISO 31에 근간을 두고 있다.

특히 운동 에너지 계수와 비에너지 및 NPSH에 대한 정의는 아마 유체 역학에서의 일반적인 사용에는

알맞지 않을 것이다. 이들은 단지 이 규격에 적용된다.

표 2는 사용되는 기호들을 알파벳순으로 정리한 것이다. 그리고 표 3은 아래 첨자에 사용된 문자와 숫

자를 설명한 것이다.

표 1 양의 목록(ISO 31에 기초)(1)

양 정 의(2) 기 호 차 원(3) 단 위

질 량

길 이

시 간

온 도

면 적

체 적

각 속 도

속 도

중력 가속도(4)

회전 속도

밀 도

압 력

동점성 계수

비에너지

동 력

레이놀드 수

지 름

유 량

질량 유량

단위 시간당 회전수

단위 체적당 질량

단위 면적당 힘. 규정된 모든 압력은 대기압에 관해서 측

정된 계기 압력이다.

단위 질량당 에너지

질량 유량은 펌프의 외부 질량 유량, 즉 펌프의 출구 분

기로부터 파이프로 방출되는 유량을 표시한다.

m

l

t

θ

A

V

ω

v

g

n

p

v

E

P

Re

D

qm(q)

M

L

T

Θ

L2

L3

T－1

LT－1

LT－2

T－1

ML－3

ML－1T－2

L2T－1

L2T－2

ML2T－3

무차원

L

MT－1

kg

m

s

℃

m2

m3

rad/s

m/s

m/s2

s－1

kg/m3

Pa

(1bar =105Pa)

m2/s

J/kg

W

m

kg/s

5


B ISO 5198：2003

표 1 양의 목록(ISO 31에 기초)(계속)

양 정 의 기 호 차 원 단 위

비 고 펌프 본래의 손실 또는 추출, 즉

a) 축추력의 수력 평형에 대해 필요한 송출

b) 펌프 자체의 베어링의 냉각

c) 패킹의 수봉

d) 결합부로부터 누설, 내부 누설 등은 토출량에 합산

되어서는 안 된다. 반면에 유량 측정 단면 이전의 점

에서 취한다면 다음과 같은 다른 목적을 위해 사용된

모든 추론된 양은 측정된 유량에 더해야 한다.

e) 전동기 베어링의 냉각

f) 기어 박스(베어링, 오일 냉각기)의 냉각

체적 유량 출구 체적 유량은 다음 식으로 주어진다

qv = mq

이 규격의 목적을 위하여 이 기호는 펌프 출구의 주어

진 단면(5)에서의 체적 유량을 표시한다. 그것은 이 단면

에서의 질량 유량을 밀도로 나눈 몫이다(단면을 아래 첨

자로 표시할 수 있다.).

qV(Q) L3T－1 m3/s

평균 속도 흐름의 평균 속도로서 체적 유량을 파이프 단면적으로

나눈 것과 같다.

U = A

qV

U LT－1 m/s

국부 속도

계기 압력

대기압(절대)

증기압(절대)

헤 드

높 이

기준면

임펠러 입구 높이

(또는 눈의 높이)

속도 헤드

어느 위치에서의 흐름 속도

대기압 및 증기압을 제외한 이 규격에서 사용되는 압력

으로 대기압에 관련된 유효 압력

이 값은

－이 압력이 대기압보다 더 크다면 양

－이 압력이 대기압보다 더 작다면 음이다.

유체의 단위 질량당 에너지를 중력 가속도로 나눈 것이다.

기준면 위의 점의 높이

점이 기준면 아래에 있다면 z는 음이다.

높이 측정에 대한 기준으로 사용되는 수평면. 실체화된

기준면이 특정 목적을 위해 가상 기준면보다 더 실질적이

될 수 있다.

첫 번째 임펠러 깃의 입구 끝의 바깥점에 의해 묘사된

원 중심의 높이. 양쪽 흡입 펌프의 경우에 있어 zs는 더

높은 쪽의 임펠러 높이이다.

제작자는 펌프에 정확한 기준점에 관한 이 점의 위치를

지시해야 한다.

유체의 단위 질량당 운동 에너지를 중력 가속도로 나눈

것에 대응하는 유체의 높이. 이 값은 다음 식으로 주어진

다

αU 2/2g

v

pe

pb

pv

z

－

zs

LT－1

ML－1 T-2

ML－1 T－2

ML－1 T－2

L

L

－

L

L

m/s

Pa

Pa

Pa

m

m

－

m

m

6


B ISO 5198：2003



속도 헤드 계수 단면에서 속도 헤드가 그 단면에서의 평균 속도와 관계되

는 계수로 다음 식으로 정의된다.

α = AUAv

A3

3d∫

v가 일정하면 α는 1이다.

α 무차원

유효 속도 헤드 전헤드에 기어하는 속도 헤드의 부분으로 그 값은 다음

식으로 주어진다.

α aU 2/2g 여기서 1<α a<α

7.1.1.3 참조

L m

유효 속도 헤드 계수 단면에서 유효 속도 헤드가 그 단면에서의 평균 속도와

관계되는 계수.

7.1.1.3 참조

αa 무차원

전헤드(단면 i 에서) 주어진 단면 i 에서 전헤드는 일반적으로 다음과 같이 계

산된다.

Hi =zi＋g

Ug

p iai

i

ei

2

2

α+

이 식은 압력은 단면에서 유체 정역학적으로 변하고 펌핑

된 액체의 압축성을 무시할 수 있다고 가정한다.

이 마지막 가정의 정확성에 관해서는 7.1.1.2를 참조하라.

Hi L m

흡입 전헤드 입구 단면 1에서의 전헤드 H1 L m

토출 전헤드 출구 단면 2에서의 전헤드 H2 L m

펌프 전헤드 토출 전헤드 H2와 흡입 전헤드 H1 사이의 대수적인 차이

H = H2－H1

H1 및 H2의 따로따로의 평가가 항상 필요한 것은 아니다.

압축성을 고려해야 한다면 다른 방법이 추천되어야 할

것이다.

H L m

입구에서의 헤드 손실 측정점에서의 액체의 전헤드 또는 흡입 체임버에서 속도

가 없고 액체의 전헤드와 펌프의 입구 단면에서의 액체의

전헤드 사이의 차

HJ1 L m

출구에서의 헤드 손실 펌프의 출구 단면에서의 액체의 전헤드와 측정점에서 액

체의 전헤드 사이의 차

HJ2 L m

7


B ISO 5198：2003



유효 흡입 헤드(NPSH)

시험 장소에서 대기압에 대응하는 헤드에 의한 증가

된 그리고 입구 온도에서 펌프 액체의 증기압에 대응

하는 헤드와 임펠러 입구 높이와 합에 의해 감소된 입

구 전헤드

(NPSH) = H1+ 11

b

z

gp

gp v −−

비 고 1. 정밀 등급과 공학 등급 I 및 II 사이에서 일

관성을 유지하기 위하여 (NPSH)의 독자적

인 정의는 서로 같다.

그러므로 (NPSH)의 값을 계산하는 데 있

어서 αa1의 값은 1과 같다(속도 헤드 계수

를 참조하라).

2. 국소 속도 분포는 펌프의 성능(NPSH)에 영

향을 줄 수 있다. 국소 속도 변동의 한계는

11.에 주어져 있다.

3. 다음의 두 가지를 서로 구별하는 것이 필요

하다.

－주어진 펌프에 대하여 주어진 유량과 회

전 속도에서 필요(NPSH). 이것은 제작자

에 의해 규정된다.

－같은 유량에 대한 유용(NPSH). 이것은

설치로부터 추론된다.

－캐비테이션 시험(NPSH)

이 양들을 구별하기 위하여 아래 첨자를 사용할 수

있다[예를 들면, 펌프에 의해 요구된 값이 관계될 때는

(NPSH)r, 유효값이 관계될 때는 (NPSH)a, 캐비테이션

시험 (NPSH)과 관계될 때는 (NPSH)c].

(NPSH) L m

임계 유효 흡입 헤드

형식수

첫 번째 단에서 헤드 강하 또는 효율 강하의[2＋

(K/2)] %와 관련된 유효 흡입 헤드

다음 식으로 정의된 숫자

K = 4/3

2/1

4/3

2/1 )(

)(2

Eq

Hgqn vv

′′

=′′ ωπ

여기서 q' v 는 눈(eye)당 체적 유량이고 H ′는 첫 번째

단의 헤드이다. 이 양은 최고 효율점에서 계산되어야

한다.

(NPSH)c

K

L

무차원

m

펌프 입력

구동기 입력

펌프 출력

펌프축에 전달된 기계적인 동력

구동 유닛에 입력된 동력

펌프를 통해 액체에 전달된 동력

Pu = vgH = vE

P

Pgr

Pu

ML2T－3

ML2T－3

ML2T－3

W

W

W

펌프 효율 PPu=η η 무차원

종합 효율 gr

ugr P

P=η ηgr 무차원

1

q q

주(1) 열역학적 방법에서 사용된 더 많은 기호는 표 9에 주어져 있다.

(2) 번역의 오차를 피하기 위하여 ISO 31에서 주어진 것처럼 양의 정의와 단위를 재현하는 것과 이

8


B ISO 5198：2003

9

규격에서 이들의 사용에 있어 특수한 정보에 의해 이들 정의를 보충하는 것은 바람직하다고 생각된다.

(3) M = 질량, L = 길이, T = 시간, Θ = 온도

(4) 정밀 등급 시험에 대하여 g의 국소값을 사용해야 한다. 그렇지 않으면 대부분의 경우에 있어서

9.81m/s2의 값은 중대한 오차를 함유할 수 없을 것이다. 국소값은 다음 식에 의해 계산되어야 한다.

g = 9.780 3(1+0.005 3 sin2ϕ )－3×10－6z

여기서 ϕ 및 z는 각각 도 단위의 위도 및 m 단위의 고도이다.

(5) 이 경우에 있어 qV는 회로를 통한 다른 이유로 인해 변할 수 있다는 사실에 주의를 해야 한다.

표 2 기호의 알파벳 목록

기 호 양 단 위

A

D

e

E

f

g

H

HJ

k

K

l

m

n

(NPSH)

p

P

qm

qv

Re

t

U

v

V

z

α

η

θ

λ

v

ω

면 적

지 름

불확실성의 상대적인 값

비에너지

주파수

중력 가속도

펌프 전양정

액체의 헤드에 관한 손실

상당 균일 거칠기

형식수

길 이

질 량

회전 속도

유효 흡입 헤드

압 력

동 력

질량 유량

체적 유량

레이놀드 수

시 간

평균 속도

국소 속도

체 적

기준면 위의 높이

속도 헤드 계수

효 율

온 도

헤드 손실에 대한 유니버설 계수

동점성 계수

밀 도

각속도

m2

m

－

J/kg

Hz

m/s2

m

m

m

무차원수

m

kg

s－1

m

Pa

W

kg/s

m3/s

무차원수

s

m/s

m/s

m3

m

무차원수

무차원수

℃

무차원수

m2/s

kg/m3

rad/s

비 고 10.을 참조하라.


B ISO 5198：2003

표 3 아래 첨자로 사용된 문자 및 숫자 목록

아래 첨자 호 칭

1

2

a

ac

b

c

d

e

f

gr

H

int

M

m

mot

P

p

r

s

sp

t

T

u

V

v

vis

η

입 구

출 구

유 효

음 향

대 기

임 계

강 하

유효(계기)

완전히 발달된

단 위

펌프 전양정

중 간

압력계로 잰

질 량

모 터

펌프 입력

펌 프

요구된

눈

규정된

전 체

병진된

유용한

체 적

증기(압)

가시적인

효 율

4. 규정 효율(specified duty)

4.1 주요 시방 다음 항목들의 하나나 그 이상은 계약상에 나타낸 조건 및 속도 또는 회전에 따라 명시할

수 있다.

a) 합의된 유량 qVsp에서의 펌프의 전양정 Hsp 또는 합의된 전양정 Hsp에서의 펌프의 유량 qVsp

b) 규정된 qVsp, Hsp점에서의 펌프 또는 결합된 펌프－전동기 유닛의 입력 또는 효율

c) 예를 들어, 11.1.3.2에서 정의되어 있는 것처럼 합의된 유량 qVsp에서의 규정된 캐비테이션 효과(cavitation

effect)를 위해 펌프에 요구되는 유효 흡입 헤드(NPSH)

d) H(qV) 곡선의 다른 점들은 감소 또는 증가된 유량에서의 전양정이나 증가 또는 감소된 전양정에서의

유량을 규정함으로써 표시될 수 있다.

4.2 다른 규정 만약에 계약에서 명확하게 합의된 것이 아니라면 그 규정된 값은 다음 조건에서 유효

하다.

a) 만약에 액체의 화학적ㆍ물리적 조건이 구체적으로 언급되어 있지 않다면 깨끗한 냉수의 값이 적용되어

야 한다(표 4 참조).

10


B ISO 5198：2003

표 4 “깨끗한 냉수의” 명세

특 성 단 위 최 대

온 도

동점성 계수

밀 도

고체 함유량이 없는 비흡수성

용해 고체 함유량

℃

m2/s

kg/m3

kg/m3

kg/m3

40

1.5×10－6

1 050

2.5

50

b) 깨끗하고 차가운 물에서의 규정된 값과 다른 액체의 그와 상응하는 값에 대한 관계는 계약에 명시되

어야 한다.

c) 규정된 값은 이 규격에서 규정된 절차와 시험 설비에서 시험되는 펌프에만 적용하는 것이 좋다.

5. 시험에 대한 일반적 요구 조건

5.1 시험의 구성

5.1.1 시험 장소 성능 시험은 생산자의 작업장이나 또는 생산자와 구매자가 상호 협의한 다른 장소에서

수행되어야 한다.

구매자와 생산자 양측은 모든 시험과 보정이 이 규격과 이전에 작성된 합의에 따라 수행되고 있는지 입

증하기 위하여 모든 시험과 보정에 대표자를 보낼 권리를 가져야 한다.

5.1.2 시험 시간 시험 시간은 생산자와 구매자 상호간의 합의에 의해 결정되어야 한다.

5.1.3 검사 요원 정확한 측정은 사용되는 측정 계기의 질뿐만 아니라 시험 동안에 측정 계기를 다루고

읽는 사람의 능력과 기술 수준에 따라 좌우된다. 측정에 미치는 영향을 고려하여 검사 요원의 선발은

측정에 사용될 계기의 선택만큼이나 조심스럽게 이루어져야 한다.

계측 조작에 관한 충분한 경험을 가지고 있는 사람이 시험 과정의 책임자로 임명되어야 한다. 일반적

으로 생산자의 작업장에서 시험이 시행될 때는 시험 책임자는 생산 기업의 요원이 맡는다.

측정 임무에 관여하고 있는 모든 사람들은 시험 동안에 측정을 감독하고 시험의 상태와 결과를 보고하

며, 그리고 최초 시험 보고서를 작성하는 책임자에게 예속된다. 측정과 시행에 관련된 모든 의문 사항은

책임자의 결정에 따른다.

관련된 모든 부서는 책임자가 필요하다고 생각되는 모든 지원을 제공해야 한다.

5.1.4 펌프의 상태 시험들이 생산자의 작업장에서 수행되지 않을 때에는 생산자와 설치자 모두가 예비

조정의 기회를 가져야 한다.

5.1.5 시험 프로그램 단지 규정된 운용 자료만이 시험의 근간을 이룬다. 시험 중 측정에 의해 산출된 다

른 자료는 단지 암시적인(참고적인 정보) 기능만을 갖는다. 그리고 만약 이것이 프로그램에 포함되었다면

이 사실은 언급되어야 한다.

5.1.6 시험 장비 측정 절차를 결정할 때 요구되는 측정과 기록 장치는 동시에 결정되어야 한다.

시험의 책임자는 장치의 올바른 설치와 그 장비의 완벽한 기능 발휘 여부를 확인할 의무가 있다.

모든 측정 계기는 발표된 보고서, 보정 또는 다른 규격과의 비교에 의해 선별되어야 하며, 이것은 5.4의

요구 조건과도 부합된다. 이 보고서를 만약 요구한다면 제출해야 한다.

사용되는 측정 계기는 적절한 보정이 이루어져야 한다. 주기적인 보정은 완제품 상태에서 실시되어야

한다. 펌프 시험 시에는 서로 다른 검사 계기의 정확도가 확실한지를 확인하기 위해서는 여러 계기의 표

시를 교차 비교해 봐야 한다. 일반적으로 현장 검사 이후나 검사 계기에 대한 정확성에 논쟁의 여지가 있

11


B ISO 5198：2003

는 경우에는 새로운 보정이 가능한 한 속히 이루어져야 한다.

5.1.7 시험 보고 실제의 면밀 조사 후에 측정 결과는 시험의 책임자 본인만 사인한 보고서 또는 시험 책

임자, 그리고 생산자와 구매자의 대표들이 사인한 보고서에 요약되어야 한다.

계약의 모든 관계자는 계약의 달성을 위해 꼭 필요한 조건으로 이 보고서의 사본을 가져야 한다.

시험 보고서는 다음의 정보를 포함하고 있어야 한다.

a) 성능 시험의 장소와 날짜

b) 생산자의 이름, 펌프의 종류, 부품 번호, 그리고 가능하다면 제작 연도

c) 규정된 특성, 성능 시험 동안의 작동 상태

d) 펌프의 작동 규정

e) 시험 절차에 대한 설명, 그리고 보정 자료를 포함한 사용된 측정 장치

f) 관찰된 읽음값

g) 5.4와 5.5 그리고 부속서 A에 의거, 측정의 불확실성이 계산된 시험 결과의 분석과 평가

h) 결론：규정된 수치와 시험 결과와의 비교(부속서 B 참조)

모든 시험의 기록과 기록 도표는 시험의 책임자 그리고 생산자와 구매자 양쪽 대표와 그들 이름 첫 글

자로 사인한 후 이들 시험의 책임자 그리고 생산자와 구매자 모두는 시험 기록과 기록 도표의 사본을 가

지게 된다.

시험 결과의 평가는 측정이 다시 필요할 경우 지체없이 측정하기 위하여 가급적 시험이 진행 중일 때나

설치된 측정 장치의 철거 이전에 이루어져야 한다.

5.2 시험 설비 주어진 시험 설비에서의 어떤 펌프의 성능이 정확하게 측정되었더라도 다른 설비에서도

그 펌프의 성능이 같은 정확성을 보여 준다는 보장은 없다.

그리고 가장 정확한 측정을 할 수 있는 최상의 조건이라도 펌프가 최상의 성능으로 작동할 것이라거나

사용자가 궁극적으로 원하는 성능을 측정할 수 있으라는 보장은 없다.

그러므로 이 규격은 여러 관계자가 환경에 가장 잘 맞는 시험 설비를 설정할 수 있도록 하기 위하여

가장 정확한 성능을 측정할 수 있는 조건을 정의하고 이런 조건을 충족시키지 못하게 하는 실패 요인에

대해 설명한다.

측정 장치의 적절한 상류(위로 흐르는) 배관에 대한 권유 사항과 일반적 지시 사항은 6.과 7.에서 다룬

다. 만약 필요시엔 이들 사항들은 다른 유량 측정 방법을 고려할 때 막힌 도관에서의 유량 측정에 관한

국제 규격과 연관지어서 사용할 수 있다.

5.2.1 표준 시험 설비 양정의 가장 정확한 측정은 측정 구역에서의 유동이 다음과 같을 때 가능하다.

a) 축방향으로 대칭인 속도 분포를 가지고 있을 때.

b) 일정한 정압 분포를 가질 때.

c) 설비로 인해 야기되는 와류(소용돌이)로부터 영향을 받지 않을 때.

측정 영역에서의 입구와 출구 양쪽 모두에서의 완벽한 유동 패턴은 펌프로부터 뿐만 아니라 설비의

배치에 의해서도 영향을 받을 수 있다.

표준 시험을 위해선 자유 표면의 저장 용기나 폐회로에서의 커다란 정체 도관으로부터 회로(circuit)가 시

작되어야 하는데 입구 직선 길이 L은 다음 식에 의해 구할 수 있다.

L ≥ (1.5K＋5.5) D

여기에서 L：입구 직선 길이

D：파이프 안쪽 지름

K：형식 번호

12


B ISO 5198：2003

표준 작업이나 실험실에서의 시험에서 실행된 시험으로부터 얻어진 만족된 조건은 이후에 실시되는

시험에 충분한 논증으로써 고려되어야 한다.

만약 입구 조건이 만족스럽지 않다면 다음의 방법들 중 하나 또는 그 이상의 방법으로 수정되어야

한다.

a) 유동 분포 불량을 일으키는 외란(disturbance)의 근원이 되는 직선 길이를 증가시킨다.

b) 적당한 교정기 또는 와류 제거기(이 장치들의 기하학적인 특성이나 기능들은 ISO 7194에 기록되어 있

다.)의 조정

c) 외란의 환경을 바꾸거나 근원을 제거한다.

이러한 어떤 장비도 현장에서 사용할 수 없다면 정밀 등급 측정은 불가능하다.

비 고 이 규격은 예회전(pre-swirl)이 발생하는 부분 유량에 적용하는 특별한 경우에 있어서 흡입 부분

에서 시험 장치의 일부 장비가 펌프의 성능을 변경시킬 수 있다는 사실에 주목하여야 한다.

5.2.2 모의 시험 설비 모의 현장 조건하에서 펌프를 시험할 때에는 유량 교정자를 펌프 전에 설치하지

않는다. 모의 수로 안에서의 유동 특성을 통제해야 하고, 유동은 설비에 의해 야기되는 와류로부터 가능

한 한 영향을 받지 않으며 대칭 속도 분포를 가져야 한다는 사실이 매우 중요하다. 필요하다면 모의 수로

의 유동 속도 분포는 요구되는 유동 특성을 만들기 위해 피토관의 가로 이동에 의해 조심스럽게 조절되

어야 한다. 그렇지 않으면 필요한 특성은 적절한 교정기를 설치하여 얻어질 수 있다(ISO 7194 참조). 그러

나 시험 조건이 효과가 좋은 교정기에 의해 발생한 높고 회복 불가능한 압력 손실로부터 영향을 받지 않

도록 세심한 배려를 해야 한다.

5.2.3 접속 부품이 연결된 상태에서의 펌프 시험(pump tested with fitting) 협정에서 규정되어 있다면 표준

시험은 펌프와 다음 부품들과 연계해서 실시할 수 있다

a) 최종 현장 설치 장소에서 접속 부품과 연결된 상태

b) 접속 부품의 정확한 복제품

c) 시험 목적을 위해 펌프의 한 부분으로 된 접속 부품

전체 결합체의 입ㆍ출구측 연결은 5.2에 따라야 한다.

5.3 시험 조건

5.3.1 시험 실행 요구되는 정확도를 수행할 수 있는 성능을 가졌다는 일관된 결과를 얻기 위해서는 시

험하는 기간이 측정 장비의 반응 시간(3.1.12 참조)과 표 5에서 정의된 한도 내에서 각 작용점의 상대

적인 안전성을 충분히 고려해야 한다.

측정은 표 5에서 정의된 한계 내에서 정상 작동 조건(3.1.6 참조) 또는 비정상 조건(3.1.7 참조)에서 실

행되어야 한다.

이 같은 조건을 얻을 수 없을 때는 측정을 결정하기 위하여 관련된 부서간의 합의가 필수적이다.

검사를 위해 단지 1개의 작용점이 지적될 때 작용점 주위에 적어도 5개의 측정점이 가깝게 그리고 고

르게 모여 있다는 것이 예를 들면, 0.9qV, G와 1.1qV, G 사이의 경우에서와 같이 기록해야 한다.

작동 조건 범위를 넘어서 측정할 때는 5.4에서 언급된 불확실성 범위 내에서 실험 실행을 확립하기 위

하여 적절히 분배된 충분한 수의 측정점을 기록해야 한다.

만약 시험이 규정된 회전 속도와 다른 속도에서 수행되어야 한다면 5.3.3에서 언급된 제한 사항이 예

측되어야 하고, 실제 회전 속도에서 얻어진 특성은 규정된 회전 속도로 전환될 수 있다. 5.5.2.1을 참조

하라.

5.3.2 운전 조건의 불변

5.3.2.1 정 의 이 규격의 목적을 위해 다음의 개념(3.1 참조)이 사용된다.

13


B ISO 5198：2003

－측정 시스템과 측정 계기

－1차 통계적 모멘트, 신호의 평균값

－2차 통계적 모멘트, 제곱 편차와 자기 상관 함수

－정상 및 비정상 현상

－정상 작동 조건

－비정상 작동 조건

－변 동

－평균값의 변동(비정상 작동 조건에서)

－읽음값

－읽음값 집단

5.3.2.2 측정 시스템에서 전달된 신호의 변동과 신호로부터 결정된 물리량의 변동 시험에서 고려된 물리량

과 특히 파이프나 펌프에서의 난류 유동과 관련된 물리량은 원래 변동하는 값이다. 그럼에도 불구하고

측정 시스템에 의해 전달된 신호에서 나타나는 변동은 부분적 또는 전체적인 여과 효과를 일으키는 시스

템의 반응 기능이나 특별히 주어진 주파수 범위 전반에 걸친 감쇠 효과를 통해서만 볼 수 있다.

그러므로 낮은 관성과 매우 짧은 응답 시간을 가지고 있는 측정계는 모든 작용점에서 큰 변동(흔들림)이

있는 변동 신호를 보낼 수 있다. 반대로 큰 관성과 긴 응답 시간을 가지고 있는 측정계는 단지 작은 변동

만을 나타내고, 가끔은 펌프의 불안정 작동 범위 내에서만 나타난다.

5.3.2.2.1 측정 시스템에 의해 전달된 신호의 직접 가시적인 관찰 직접 가시적인 관찰을 만족스럽게 하기

위해선 표 5에 제시된 변동의 최대 허용 진폭이 각각의 측정량으로 고려되어야 한다.

펌프의 작동 조건이 큰 폭의 변동이 생기는 경우일 때의 측정은 표 5에 주어진 값 범위 내의 변동폭

으로 줄일 수 있는 여과 또는 감쇠 장치를 측정 장비의 일부로 사용하여 실시할 수 있다.

감쇠가 정확도의 수치에 큰 영향을 줄 수 있다고 여겨질 때는 모세관과 같은 대칭이고 선형인 감쇠 장

치를 사용해야 한다.

압력 측정에 있어 감쇠 장치가 중요한 영향을 준다고 생각될 때는 7.4.1.3의 규정을 따라야 한다.

유량을 측정하기 위하여 차압 장치를 사용할 때는 관찰된 헤드 차의 최대 허용 변동폭은 ±6 %가 될 수

있다.

입구쪽 전압력 헤드와 출구쪽 전압력 헤드를 따로따로 측정하는 경우에 있어서 최대 허용 변동폭은

펌프의 전양정을 기초로 해서 계산되어야 한다.

표 5 직접 가시 관찰을 위한 측정된 양의 평균값을 비율로 나타낸 최대 허용 변동폭

측정된 양 최대 허용 가능한 변동폭 %

유량(rate of flow)

양정(head)

토크(torque)

동력(power)

±3

회전 속도(speed of rotation) ±1

5.3.2.2.2 측정 시스템에 의해 전달된 신호의 자동 기록 또는 통합 측정 시스템으로부터 전달되는 신호가

측정 장치에 의해 자동적으로 기록되고 통합될 때 다음과 같은 조건하에서는 이들 신호의 최대 허용 변

동폭은 표 5에서 주어진 값보다 클 것이다.

14


B ISO 5198：2003

a) 사용되는 측정 시스템이 3.1.3에서 정의된 것처럼 평균값을 계산하기 위해서 통합이 필요할 때

요구되는 정확성을 갖춘 자동 통합 장치를 가지고 있는 경우

b) 아날로그 신호 x(t)의 계속적인 또는 표본 기록으로부터 평균값을 계산하기 위한 통합이 그 추후에 필

요해질 경우에(표본 조사 조건은 시험 보고서에 명시되어야 한다.)

5.3.2.3 읽음값 집단의 수 또는 읽음값 평균화의 수 요구되는 수준의 정확도를 가지고 있는 일관적인 결

과를 얻기 위해서는 읽음값 집단의 수 또는 읽음값 평균화의 수가 필요하고, 측정 장소에서 펌프의 작동

조건의 일관성에 좌우되는 오차 한계가 5.4에서 언급한 오차 한계 안에서 발생되어야 한다.

몇 개의 읽음값 집단이 같은 작용점에서 구해져야 한다면 단지 온도와 속도만을 조절하면 될 것이다.

스로틀 밸브, 수위, 패킹 마개 및 평형 물 세팅은 조금도 변화되어서는 안 된다.

작동 조건이 정상 상태인지 아닌지 식별하기 위해선 적용된 측정 시스템으로부터 전달된 각기 다른 신

호가 정상인지, 미흡한 정상인지 또는 비정상인지를 검사해 봐야 한다(3.1.6과 3.1.7 참조).

5.3.2.3.1 정상 작동 조건 작동 조건이 정상일 때는 측정 시스템으로부터 전달된 신호들은 일정하거나

일관된 변동이 나타날 수 있다.

신호들이 일정할 때는 단지 1개의 읽음값 집단 또는 단지 1개의 읽음값 평균화가 고려된 작용점에서 취

할 수 있을 것이다.

신호가 변동할 때는 관찰자는 몇 개의 읽음값 집단 또는 몇 개의 읽음값 평균화를 필요로 하는 측정

량을 결정하기 전에 작동 조건이 정상인지를 확인해야 한다.

5.3.2.3.2 비정상 작동 조건 시험 조건의 불안정성이 시험의 정확도에 영향을 줄 수 있다는 의심이 들 경

우에는 몇 개의 읽기 세트는 각각의 지정된 작용점에서 측정되어야 한다(5.3.2.3 참조). 같은 양에 대한

반복된 수치보다 줄어든 평균값 사이의 차이는 시험 중인 펌프나 설치 상태에 의해 적어도 부분적이나마

영향을 받는 비정상 시험 조건의 크기이다.

최소 3개의 읽음값 집단은 선택된 점과 각 물리량의 평균값에서 불규칙한 간격으로 취해야 하고 각

양과 각각의 읽음값 집단으로부터 산출된 효율의 평균값을 기록해야 한다. 각 양의 최소 평균값과 최대

평균값 사이의 비율 차이는 표 6에서 주어진 값보다 크지 않다. 만약 읽음값의 수가 9개로써 최대 요구

값으로 증가된다면 좀 더 큰 허용차가 허용된다는 것에 주목하여야 한다.

이 허용차는 7.~12.에 언급된 시스템상의 오차 한계와 함께 산란에 기인하는 오차가 표 7에 나타나 있

는 오차보다 크지 않은 전체 측정 오차가 된다는 것을 알리기 위해 만들어졌다.

각 양의 모든 읽음값 집단으로부터의 평균값의 산술 평균은 고려된 작동 조건하에서 시험에 의해 얻어

진 실제값으로 받아들여야 한다.

표 6에서 주어진 값에서 벗어난다면 원인을 규명하고 조건을 수정하며, 그리고 새로운 완벽한 읽음값

집단을 만든다. 본래의 집단에서 구해진 모든 수치는 버려야 한다. 수치가 없는 읽음값이나 읽음값 집

단에서의 선별된 수치는 표 6에서 주어진 한계에서 벗어나기 때문에 채택되지 않을 수도 있다.

과도한 변동량이 절차나 계기의 오차로 인한 것이 아니기 때문에 제거될 수 없다면 더 많은 읽음값 집

단의 수를 구해야 하고, 오차의 한계는 통계적 분석에 의해 산출되어야 된다(부속서 A 참조).

실험실 또는 생산자의 작업실같이 우수한 조건하에서 수행되는 대부분의 펌프 시험에서 구해지는 변동

량은 표 6의 요구 사항의 범위를 벗어나지 않는다.

15


B ISO 5198：2003

표 6 같은 양의 반복 평균값 사이에서의 평방 편차 한계

(부속서 A에서 정의 된 것처럼 95 % 신뢰 한계에 기초한다.)

각 양의 최소 평균값과 최대 평균값 사이의 최대 허용차

유 량

양 정

토 크

동 력

회전 속도

읽음값 집단의 수

% %

3

5

7

9

0.8

1.6

2.2

2.8

0.25

0.5

0.7

0.9

5.3.3 규정된 속도로부터의 변동량 유량, 양정, 펌프의 효율을 계산할 때 규정된 회전 속도와 시험 회전

속도 사이의 ±20 % 차이는 허용된다. 같은 속도에서 최대 효율에 대응하는 값의 70~120 % 사이에 유량이

있다면 (NPSH)c 측정에 대하여 시험 속도와 규정 회전 속도 사이에서의 허용된 차이는 ±20 %의 범위 안

에 있어야 한다. 캐비테이션 발생 시험에 대하여 부속서 D를 참조하라.

눈금(scale)의 영향은 이 범위 밖에서 정확한 성능 예측을 하는 것을 어렵게 만든다. 그러므로 충분한 합

의가 필요한 사항이다.

복합 모터 펌프에서는 규정된 속도와 시험 속도 사이에서의 효율 차이에 대해서는 계약 협의시에 논의

되어야 한다.

5.3.4 운전 조건의 제어 시험 조건은 많은 방법들 중에서 출구 또는 가능한 한 입구 또는 입ㆍ출구 양

쪽의 스로틀링(죔)에 의해 얻어질 수 있다. 그럼에도 불구하고 입구에서의 죔에 의한 운전 조건의 제어는

일반적 시험 방법에서는 사용되기 힘들다. 입구에서 죔을 할 때 유동 변형의 가능성, 난류의 증가, 또는

물에서의 기포 발생 가능성 등의 펌프(11.2 참조) 또는 유동 측정 장비(6.1 참조) 또는 양쪽 모두의 운용

에 영향을 주는 모든 현상을 적절하게 고찰해야 한다.

5.3.5 다른 액체로 수행되는 시험 만약 시험에 사용되는 액체가 일반 운전에서 펌프되는 액체와 다르다면

이것의 동점성 계수와 펌프의 회전 속도는 전체 펌프로부터 산출된 평균 마찰 계수 λ가 펌프 사용 조건

에서의 값들과 5 % 이상의 차이를 보이지 않는다는 것과 같은 것이다. 마찰 계수 λ의 더 큰 편차가 있는

경우에는 부서간의 합의에 의해 변환 공식을 사용해야 한다. 레이놀즈 수의 변동량은 다음과 같다 .

Re = v

HgD ′21

여기에서 D1：펌프의 입구 지름

H′：단에 의해 발생된 수두

레이놀즈 수의 변동량은 그림 29에서부터 측정되고, n/v비의 허용 변동량은 그것으로부터 추론되어야

한다.

이들 조건하에서 수행되는 전체 수두, 유량 그리고 효율에 대한 시험은 캐비테이션 현상이 나타나지 않

는 기간 동안에만 타당성이 있고, 압축률은 무시할 수 있다.

5.4 불확실성의 측정

5.4.1 일반 사항 채택된 절차, 계기 및 보정이 이 규격을 따를 때 행해지는 측정은 그 시간에 측정되고

있는 양들의 실제값에 가장 가까운 값의 추정을 의미한다. 더 좋은 또는 더 정확한 추정은 새로운 자료를

16


B ISO 5198：2003

얻음으로써 얻어질 수 있다.

관련된 부서가 시험 전에 허용할 수 있는 불확실성의 범위를 정하는 것은 반드시 필요하다. 엄밀히 말

해서 측정한 불확실성 수준은 측정의 결과가 완벽할 때만 계산될 수 있다.

5.4.2 신뢰 수준 단일 양의 측정 단계에서의 불확실성은 이 불확실성에 부착된 신뢰 수준에 의존한다. 신

뢰 수준이 높을수록 불확실성의 절대값이 더 높고, 측정이 불확실성의 밴드 폭 내에 있을 수 있는 가능성

은 더 높다. 그래서 이것은 허용할 수 있는 불확실성과 더불어 불확실성이 측정되는 신뢰 수준을 규정하

는 것이 반드시 필요하다는 것을 말해 준다. 이 규격에서 불확실성은 신뢰 수준 95 %에 준한다. 예를 들

어서, 읽음값이 측정 불확실성 밴드 폭 밖에 있는 20개 중에 하나일 가능성이 있다(ISO 3534 참조).

5.4.3 개개 양의 불확실성 시험에서 충분한 증거라 해도 거의 모든 오차의 가능 원인들을 철저하게 분석

하기 힘들고, 통계학에서 교과서에 기술된 것처럼 신뢰 수준의 비율을 추론하는 것은 어렵다. 이런 증거가

있을 때 이 증거는 사용해야 한다. 그러나 그럼에도 불구하고 이런 증거가 없으면 추정은 과거 측정 절차

의 경험과 더불어서 이용할 수 있는 데이터에 기초를 두고 시행되어야 한다.

엄밀히 말해서 측정 결과가 완벽할 때 개개의 측정된 양(qV, H, P, η) 등에 대한 불확실성을 평가할 수

있다.

사용되는 불확실성이 아마 최적으로 어림잡아졌을 것이라는 사실은 공정한 방법으로 산출된 수학적 양

을 사용하는 협의상에서 정의된 일치하는 공정한 항의 값에 결코 나쁜 영향을 미치지 않는다.

이것들의 지침으로써 만족스런 측정 조건 속에서 시행된 것이라고 기대될 불확실성의 일부값은 각 양의

측정 방법을 다룬 6.~10.까지에서 보여주고 있고, 정밀 등급 시험에 대하여 초과하지 않아야 하는 최대

값은 표 7에 나타나 있다.

5.4.4 오 차 측정 오차는 시험을 시작할 순간의 측정 시스템이나 계기에서의 잔류 오차에 일부 의존된

다. 이 때 모든 알려진 오차는 보정, 치수의 정확한 측정, 적절한 설치 등에 의해서 제거될 수 있다. 그

래도 남아 있는 불확실성은 시스템적 오차라고 불리고, 아무리 작아도 항상 존재하지만 큰 값은 아니다.

또 다른 오차의 원인은 충분한 판독력이 있는 판독 장치에 항상 존재하는 측정의 반복이 불능한 것에

서부터 일어난다. 이같은 오차는 측정 시스템의 특성들 뿐만 아니라 측정되고 있는 양들의 변화 또는 둘

모두로부터도 일어날 수 있다. 이같은 오차는 시험 중에 반복 가능성에 영향을 끼치지 않는 시스템적 오

차와 다르게 분산 판독의 형태에서 바로 관측된다. 이 두 번째 형태의 오차를 랜덤 오차라고 한다.

같은 장치를 사용하면서 측정의 세트를 반복하는 것은 무작위적 실험 오차에 의해 초래되는 불확실성을

줄일 수 있으나, 이것은 시스템적 오차에 영향을 끼치지는 않는다. 후자의 경우는 다만 정확도에 더 높은

기준을 가지고 있는 장치를 사용하든지, 또는 같은 장치가 더 높은 기준으로 보정을 할 수 있는 경우에

한해서 감소될 수 있다. 이 시스템적 오차는 반복되는 관찰의 분산에 어떤 방법으로라도 도움이 되지

않는다.

5.4.5 평 균 값 측정 시스템의 시간 또는 정확하다고 할 수 없는 측정된 양의 시스템적 변화가 없다고

간주되는 상태에서는 많은 수로 반복된 측정값의 평균값은 적게 반복된 값의 평균보다 더 나은 실제값의

추정값을 갖는다. 시험 결과를 분석할 때 시험 책임자는 이같은 경향이 존재하지 않는다는 것에 만족해야

할 것이다.

5.4.6 오차의 처리 부속서 A에 기술된 것은 시스템적 그리고 랜덤 오차를 처리하는 데 있어 좋은 예가

될 것이다.

17


B ISO 5198：2003

표 7 불확실성의 최대 허용 한계(6)

양 최대 허용 한계(%)

유 량 ±1.5

펌프 전양정

펌프 입력(직접 방법)

전동기－펌프에 의한 전기 입력

±1

펌프 입력(전동기의 효율로부터 산출) ±1.3

회전 속도 ±0.2

전동기－펌프 유닛 종합 효율 ±2

펌프 효율 ±2.25

주(6) 하나의 지침으로써 이 표는 현재 존재하는 장치로부터 얻을 수 있는 불확실성의 최대값을 보여 주

고 있다. 이 값들은 정상 현장 조건에 대한 것이다. 실험실 및 작업 시험에서는 아마 좀 더 정확

할 것이다.

5.5 시험 결과의 분석

5.5.1 분석에 필요한 시험 데이터 생산자에 의해 규정될 수 있는 특성은 4.에 주어져 있다.

이들 특성을 계산하기 위한 필요한 양의 측정 방법들은 6.~11.에서 다룬다.

5.5.2 규정된 조건으로 시험 결과의 변환 시험이 성능 명세의 근간이 된 조건과 같은 조건하에서 수행되

었다면 이같은 변환은 성능 명세가 적합한지를 결정하는 데 도움을 준다.

5.5.2.1 규정된 회전 속도 또는 주파수를 근간으로 하는 데이터로의 시험 결과의 변환 규정된 다른 어떤

것과 다른 회전 속도에서 얻어진 모든 시험 데이터는 규정 회전 속도 nsp의 토대로 변환되어야 한다.

만약 이 회전 속도와 규정 회전 속도 사이에 편차가 5.3.3에서 언급된 허용 편차를 초과하지 않고 시

험되는 액체와 규정된 액체와의 편차가 5.3.5에 언급된 한계 안에 있다면 측정된 유량 qV, 전체 수두 H,

동력 입력 P 및 효율 η에 대한 측정된 데이터는 다음의 방정식에 의해 변환될 수 있다.

qV, T = qV nnsp

HT =H2

sp

n

n

PT = P p3

sp s

nn

×

η T = η

그리고 (NPSH)에 대하여 얻은 결과는 다음의 방정식에 의해 변환될 수 있다.

(NPSH)T = (NPSH)x

nn

sp

만약 회전 속도와 유량에 대한 5.3.3에서 주어진 규정 조건이 적합하고, 임펠러의 입구측에서 액체의

물리적 상태가 정상적인 펌프의 운전에 영향을 줄 수 있는 다루기 힘든 가스 박리가 없다면 x =2라는 값은

(NPSH)에 대한 첫 번째 근사값으로 사용될 수 있다. 만약 펌프가 캐비테이션 한계 부근에서 운전되고,

규정된 속도로부터의 회전 속도 편차가 5.3.3에 주어진 명세를 초과한다면 현상은 열역학적 영향, 표면

장력의 변화, 또는 용해, 흡수된 공기 함유량 차이와 같은 요소들에 의해 영향을 받을 것이다. 1.3 및 2(7)

18


B ISO 5198：2003

사이에서의 멱지수 x의 값은 관측되고, 또 사용될 전환 방정식을 세우기 위한 각 당사자 사이의 합의는 의

무적이다.

결합된 전동기－펌프 유닛의 경우에서나 성능 명세가 합의된 속도 대신에 합의된 주파수와 전압에 대한

것인 경우에 유량, 펌프 전양정, 입력, 그리고 효율 데이터는 nsp는 주파수 fsp로, n은 주파수 f 로 대치된

다면 이 전환 법칙을 따르기 쉽다.

그러나 이같은 전환은 시험 중 주파수가 규정된 특성에 대한 상술된 주파수로부터 1 % 미만으로 변하는

경우로 제한되어야 한다. 만약 시험에 사용되는 전압이 규정된 특성을 바탕으로 한 전압보다 높고 낮음

이 5 % 미만이라면 다른 운전 데이터들은 변경할 필요가 없다.

주(7) RÜTSCHI, K., Messung und Drehzahlumrechnung des NPSH-Wertes bei Kreiselpumpen, Schweizer

Ingenieur und Architekt 39/80. 참조

만약 이들 허용차가, 예를 들어 주파수의 1 %와 전압의 5 %를 초과된다면 생산자와 구매자 사이에 의견

조정은 필요하다.

5.5.2.2 규정된 (NPSH)와 다른 (NPSH)에 의한 시험 허용 한도(5.3.3 참조) 내에서 회전 속도의 수정 후

에는 더 높은 (NPSH)에서 측정된 펌프 성능이 낮은 (NPSH)에서의 펌프 성능을 나타내는 것을 용인할 수

는 없다.

허용 한도(5.3.3 참조) 내에서 회전 속도의 수정 후에는 낮은 (NPSH)에서 특정된 펌프 성능이 더 높은 (NPSH)

에서의 성능을 나타내는 것을 용인할 수 있으며, 이는 11.의 내용과 관련해서 캐비테이션이 없음을 확인

됐을 때 가능하다.

5.5.3 시험 결과의 보고 시험 결과의 보고는 시험으로부터 계산된 전체 불확실성 또는 그 대신 합의된 시

험 방법과 조건을 고려해서 선택된 계약적으로 미리 협의된 값을 사용해서 작성해야 한다.

각 좌표에 전체 불확실성을 고려하면 각 측정된 작용점은 타원형으로 표현 될 수 있을 것이다. 이 타원

의 축은 신뢰 수준 95 %에 대한 전체 불확실성을 나타낸다. 이들은 부속서 A에 계산되어 있다.

불확실성의 절대값은 다음과 같다.

－펌프 토출량：±eQQ

－펌프 양정：±eHH

－펌프 입력：±ePP

－펌프 효율：±eηη

여기에서 e：고려되고 있는 양에서의 전체 오차의 비율을 나타낸다.

전체 불확실성을 산출해 내고, 각 측정점에 대한 타원을 그린 후 타원의 위 포락선과 아래 포락선을 그

려야 한다(그림 2 참조).

그러므로 시험 결과는 2개의 포락선에 의해 제한된 측정의 밴드이다. 이 밴드 내에 있는 모든 점은 모

두 똑같이 유효하다.

명세의 부합 여부에 관해서도 부속서 B를 참조하라.

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B ISO 5198：2003

b) η (qV) 곡선 선

6. 유량 측정

6.1 일반 사항

인자에 의존한다

a) 측정될 유량

b) 시험 형식(모

c) 설치의 실제

d) 요구되는 정

e) 운전과 가능

표 8은 각각의

격에 따라 이 방

특히 이 표에

의미한다. 각각의

다. 언급된 방법

수준 95 %에서)

표 8에 나타나

－그 방법의

검사되어야

－불확실성의

20

a) H (qV) 곡

c) P (qV) 곡선

그림 2 각 측정점에 대한 전체 불확실성의 타원의 포락선

체적 유량 qV (표 1 참조)를 측정하는 방법을 선택하는 것은 다음에 인용될 수 있는 많은

.

의 값

델 또는 실물 크기；시험 플랫폼 또는 현장)

조건과 회로의 배치

밀도

한 시험 시간에 적용하는 방법의 비용

경우에서 직면될 수 있는 방법과 경험자에 의한 좋은 측정 조건에서 그리고 현존하는 규

법을 이용하였을 때, 예측 될 수 있는 정확성 또는 시스템적 불확실성을 나타낸다.

서 나타낸 불확실성의 값은 유동이 정상이고 펌프에 의해서 생성되는 외란이 없다는 것을

경우에 대한 전체 불확실성의 값은 시험 후에만 측정될 수 있다는 것을 잊어서는 안 된

은 상당히 다른 정확도를 보이나, 모두 2 % 미만의 추정된 불확실성을 가지고 있다(신뢰

. 이것과 시험 조건 때문에 그 방법들 중 어떤 것은 정밀 등급 시험에서 관찰될 것이다.

있지 않는 기타 방법은 다음의 두 조건에 만족되어야 한다. 시스템적 측정 불확실성은 1차 방법을 같이 사용하면서 결정되고, 주기적인 보정에 의해

한다.

결론은 표 7의 내용과 어긋나서는 안 된다.


B ISO 5198：2003

표 8 유량 측정에 대한 방법

단위：%

시스템적 측정 불확실성(신뢰 수준 95 %에서)

실물 크기 펌프 실험

측정 방법 및 표준 방법

실험실 모델 실험

실험 플랫 폼에서 현장에서

무게에 의한(ISO 4185)

1차 방법 체적에 의한(ISO 8316)

이동하는 스크린(IEC 60193)

±0.1~±0.3

±0.1~±0.3

±0.1~±0.3

±0.1~±0.3

±0.1~±0.3

±0.1~±0.3

－

±0.5~±1.5

－

차압 장치(1) (ISO 5167 및 ISO 2186)

터빈 유량계(1)

±0.3~±0.5 ±0.3~±0.5 ±0.5~±1

전자기 유량계(1) ±0.5~±1 ±0.5~±1 ±1~±1.5

보정 위어

(ISO 1438/1, ISO 3846, 1차 방법에 의해

ISO 4359, ISO 4360) 2차 방법에 의해

±0.5~±1.5

－

±0.5~±1.5

－

－

±1~±2

표준 오리피스 판(ISO 5167 및 ISO 2186) ±1~±1.5 ±1~±1.5 ±1~±1.5

속도 벤투리 튜브(ISO 2186) ±1~±2 ±1~±2 ±1~±2

속도 면적 방법 전류 미터에 의해(ISO 3354)

피토 튜브(ISO 3966)

－

±1~±2

－

±1~±2

±1~±2

±1~±2

트레이서 방법(ISO 2975 및 ISO 555/1~3) 희석

통과 시간

－

－

－

－

±1~±2

±1~±2

주(1) 1차 방법에 의해 보정된다.

6.2 하중 측정에 의한 측정 ISO 4185는 다음 선택적인 방법에 대해 규정한다.

a) 유동을 하중 측정 용기의 안쪽과 바깥쪽으로 선택적으로 전환 가능한 “정적 하중 측정”

b) 하중 측정이 대기상에서 움직이면서 측정되고(비행 중에), 유동이 용기와 직접적으로 영구히 연결된 곳

서의 “동적 하중 측정”

하중 측정 용기를 다 채우는 시간 동안의 평균 유량값만을 나타내는 중량법은 유량 측정에 있어서 가장

정확한 방법이라고 볼 수 있다.

이것은 중량 측정, 채우는 시간, 그리고 유체의 온도에 따른 밀도의 측정 등과 관련된 오차에 영향을

받는다. 또한 전환 가능한 유동[정적 방법(절차)] 또는 중량 측정 시간에서의 동적 현상(동적 방법)과 관

련된 오차가 있을 수 있다. 더욱이 부력 억제는 중량 측정되고 있는 액체의 압력에 의한 융기와 측량계를

보정하는 동안에 사용된 기준 질량에 대한 대기압에 의한 융기와의 차이를 고려하여 측량계의 눈금

읽기에 의해 시행되어야 한다.

좋은 장치를 이용하면 유량 측정상에 시스템적 불확실성(신뢰 수준 95 %에서)은 0.1~0.2 %의 범위를 갖

는다.

중량법은 실험실에서 실행할 수 있고, 상대적으로 작은 유량(예를 들면, 1.5m3/s에만)에 대해서 큰 고정

설비가 필요하다는 점에 주목해야 한다.

6.3 체 적 법 이 방법에 대한 것은 ISO 8316을 참조하라.

이 체적법은 중량법의 정확도와 비슷하며, 또한 눈금이 새겨진 용적을 채우는 데 걸리는 시간 동안의

평균 유량값을 얻을 수 있다.

체적법은 용기의 눈금을 정하는 것, 수위의 측정, 채우는 시간 측정과 관련된 오차와 또한 전환 가능한

유동(정적 방법) 또는 측정 시간에서의 동적 현상(동적 방법)과 관련된 오차에 의해 영향을 받는다. 더욱이

21


B ISO 5198：2003

용기의 방수 상태를 확인해야 하며, 필요시엔 누출 방지 보완을 해야 한다.

용기의 눈금을 정하는 것은 하중 측정에 의해 또는 계측된 피펫에 의해 결정된 물의 연속적인 체적이

저장 탱크로 부어진 후에 수위를 측정함으로써 얻을 수 있다.

고품질 장치로 측정된 불확실성(신뢰 수준 95 %에서)은 0.1~0.3 %의 범위에 있다. 그러나 위에서 언급한

것처럼 정상 형상에서 체적법은 중량 측정법과 같은 제한을 받는다.

한편 기하학적 또는 지형학적인 절차에 의해 구해지는 자연적 저수지와 같은 체적이 계산되는 용적으로

사용된다면, 현장에서 큰 유량을 구하기 위해 사용되는 체적법과 상이한 점이 나타난다(IEC 60041 참조).

그러나 이 방법의 정확성은 용기 측정의 부정확성, 가능한 누출 및 유입에 대한 불확실성, 그리고 수위와

대기압 조건에 기인하는 외란을 계산하는 것에 있어서의 어려움 등 때문에 명백하게 실험실에서 사용되는

체적법에서의 정확성보다 훨씬 적다는 것을 잊어서는 안 된다. 특정한 상황(용기가 인공적 또는 자연적이

라든지, 용기의 체적이 계산해야 될 유량과 비교할 때 상대적으로 긴 시간 주기 전반에 걸쳐 조건의 안

정성을 고려할 때 등)에는 이 방법에 의해 측정된 유량의 시스템적 불확실성은 1~2 % 정도로 추정할 수

있다.

6.4 이동 스크린(travelling screen) 이 방법과 그것의 사용에 대한 조건에 대한 기술은 IEC 60193에 나와

있다.

채널(수로)의 치수, 물의 수위, 그리고 화면의 이동 시간 등의 측정만을 요구하기 때문에 체적법의 원칙

과 비슷한 이 원칙은 매우 정확한 것이다.

그러나 6.2와 6.3에서와 마찬가지로 이동하는 스크린에 의한 측정은 크고 신중을 기하는 장치를 요구

한다. 그래서 결국 이것은 단지 실험실에서의 시험 또는 실물 크기 펌프 플랫폼에서의 작업을 할 때 시행

하는 시험에서만 사용된다. 이것은 특히 약 0.2~0.3 % 정도의 시스템적 불확실성(신뢰 수준 95 %에서)을

가지고 상대적으로 높은 유량을 얻을 수 있게 해줌으로써 후자의 시험일 때 더욱 잘 적용된다.

6.5 차압 장치(differential pressure device) 구조, 설비, 그리고 오리피스 판, 노즐 및 벤투리 튜브의 사용

에 관한 것은 ISO 5167을 참조하라. 마노미터가 있는 연결 배관에 관해서는 ISO 2186을 참조하라. 여러

다른 형태의 표준화된 차압계는 그림 3에 나타냈다.

특히 차압계의 상류에 부착되는 최소한의 직선 길이는 반드시 심사숙고해야 한다. 이것은 여러 다양한

배관 형태에 대해 ISO 5167에서 규정하고 있다. 만약 펌프의 하류 부분에 차압 장치를 설치할 필요가 있다

면(ISO 5167 범위 안에 없는 경우) 펌프는 같은 판이 아닌 2개의 엘보와 같은 양의 유동에서 외란이 생길

것이란 것을 고려해야 한다. 그러나 펌프의 최고 효율에 상응하는 운전 조건에서 떨어져 운전될 때는

펌프로부터 발생된 유동의 와류가 좀더 까다로운 조건을 가질 수 있다. 이들을 극복하기 위해서는 펌프

하류 부분, 와류 제거 장치 또는 교정자의 상류 부분과 하류 부분에 대한 이 규격에서 규정된 직선 길이

준하는 ISO 5167에 주어진 형태 중에 하나의 유동 교정자 등의 설치가 필수적이다.

또한 파이프의 지름과 레이놀즈 수는 장치의 각 형태에 대한 규격에서 규정된 범위 안에 있어야만 한다

는 것을 잊어서는 안 된다.

이들 조건 안에서 만약 특별한 보정이 없다면 적절한 국제 규격에 명시된 방출 계수의 사용은 오리피

스 평판 또는 ISA 32 노즐에서의 1~1.5 %의 유량의 시스템적 불확실성과, 1~2 %까지의 긴 지름의 노즐 또

는 벤투리관에서의 시스템적 불확실성을 보여 준다는 것을 나타난다.

만약 표준화된 조건에서 시작한다든지, 또는 좀 더 높은 정확성을 요구한다면 차압계는 6.2~6.4에서 기

술된 주요 방법들 중 하나를 써서 특정한 사용 조건에서 보정이 이루어저야 한다. 좋은 측정 조건에서는

시스템적 불확실성(신뢰 수준 95 %에서)은 약 0.3~0.5 % 정도로 얻어질 것이다.

여러 다른 종류의 차압계를 선별할 때는 다음과 같은 사항들을 고려해야 한다.

22


B ISO 5198：2003

a) 적절한 규격에 따르는 보정이 안된 장치에서의 가장 높은 정확성은 오리피스 판에서 얻어질 수 있다.

반대로 가장 적은 정확성은 벤투리관에서 나타난다.

b) 헤드 손실은 오리피스판과 노즐에서 보다 벤투리관에서 훨씬 작게 나타난다(같은 차압 장치를 사용했

때 약 5배 이상 작다.).

c) 요구되는 직선 길이는 오리피스판, 노즐 및 벤투리 노즐에서 보다 표준적인 벤투리관에서 훨씬 더

작다.

d) 설치와 배치는 노즐이나 벤투리관보다 오리피스 평판에서 훨씬 더 간단하다. 노즐과 벤투리관에서는

플랜지 사이의 간격이 커야 한다.

e) 오리피스 판의 경우는 만약 판을 가로질러 큰 차압의 존재로 인하여 평판의 비틀림이 일어난다면 중

대한 오차가 발생할 수 있다.

6.6 위 어(weirs) 얇은 평판의 위어와 수로 측정에 관한 규정은 ISO 1438－1과 ISO 4359에 주어져 있고,

넓은 꼭대기면을 갖는 위어의 다양한 형태에 대한 규정은 ISO 3846과 ISO 4360에서 주어져 있다. 그림 4

는 여러 다른 형태의 표준 구조를 도식적으로 나타낸 그림이다.

그러나 가장 널리 알려져 있고 가장 안정적인 직사각형 모양의 얇은 평판 위어에 대해서는 표준화된

송출 계수를 둘러싼 불확실성은 국제 규격에서 추구하는 정확도와 상반된다.

그러나 한편 만약 채널과 가까이에서 민감한 속도 분포가 있기 때문에 위어의 보정이 사용상의 정확한

조건들을 가지고 그것의 위치에서 가능한 경우와 6.2~6.4에서 언급된 주요 방법 중 하나에 따라서 이

보정의 검사와 확인이 가능하면 실험실 또는 플랫폼 시험을 하는 데 있어서 유량 측정시에 약 0.5~ 1.5 %

정도의 불확실성(신뢰 수준 95 %)을 얻을 것이다. 현장 시험에서 6.8~6.9에 기술된 절차의 하나에 따른

위어의 보정은 1~2 %의 시스템적 불확실성을 보인다.

그러나 이것에 이르기 위해서는 완벽한 조건에서 위어를 유지하는 것에 상당한 주의가 필요하다. 측정

하는 수로 또는 넓은 꼭대기면을 갖는 위어의 벽이나 밑받침의 거칠기보다 얇은 평판 위어 모서리의 예

리함을 검사하고 보존하는 것이 더욱 쉽다.

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B ISO 5198：2003

오리피스판 (코너 탭, D와 D/2 또는 플랜지 탭)

노즐 (긴 반지름 또는 “ISA 32”)

표준 벤투리관

벤투리 노즐

그림 3 여러 다른 형태의 표준화된 차압 장치(ISO 5167 참조)

6.7 터빈 유량계 및 전자 유량계 비록 조금 다른 개념이지만, 이 두 형태의 유량계는 사용의 실용적 조건

들로 간주되는 많은 비슷한 점이 있다.

만약 6.2~6.4에서 언급된 주요 방법들 중 하나를 써서 사전에 보정이 안 된다면 이같은 유량계를 사용

해야 할 상황은 없다. 비록 이들 장치가 매우 긴 상류측 교정 파이프 길이를 요구하는 것은 아니지만, 일

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B ISO 5198：2003

반적으로 보정의 조건이 그들이 사용할 회로 형태를 재생산해야 하는 것이 바람직하다. 만약 그들이 영

구히 시험 플랫폼에 설치되어 있다면 그들 보정의 주기적 검사의 가능성을 고려해야 한다. 이들 조건들

속에서 유량은 터빈 유량계에서 약 0.3~0.5 % 정도의 시스템적 불확실성을 가지고, 전자 유량계에서는 0.5

~1 % 정도의 시스템적 불확실성을 가진다.

비 고 이들 유량계가 전자적 신호를 바로 보낸다는 사실은 자동 측정 시스템으로 보다 손쉽게 통합

되게 만든다는 것이다.

6.8 속도 면적 방법(velocity area methods) ISO 3354와 ISO 3966은 유속계와 피토관을 써서 폐도관에서

의 송출량 측정 방법을 기술한다. 이것은 장치의 적용, 선택 및 운전, 점속도 측정, 그리고 도식적 또는

수치적인 속도 분포의 적분에 의한 유량 계산까지 관련된 조건에 필요하다고 고려되는 모든 규정을 제

공한다.

가장 만족스러운 측정 조건 속에서 유량 측정에 있어서의 시스템적 불확실성(신뢰 수준 95 %에서)은 1~

2%이다.

이들 방법의 주요 단점은 다음과 같다.

a) 이 방법은 규칙적인 속도 분포를 얻기 위해 상당히 긴 직선 길이를 필요로 한다.

b) 유속계가 있는 경우에 이들 방법은 매우 큰 지름의 파이프가 필수적이다.

c) 이 방법은 다소 운용적인 측면에 어려운 점이 있다. 결과적으로 설비를 수일 내에 하는 것에 어려움이 있다.

한편 속도 적분 방법은 큰 유량을 가진 펌프를 시험할 때는 종종 단 하나의 적용 가능한 방법이 된다.

여러 주의할 사항 중 유량계 또는 피토관과 함께 사용하는 것이 파이프 내의 방해물을 과도하게 만들지

않게 해야 한다는 것을 특히 주의해야 한다.

더욱이 매우 긴 파이프 설비를 제외하고는 측정 부분에서 과도한 난류 또는 와류를 피하기 위해서 펌

프의 상류측에 설치되어야 한다.

충분히 긴 인공적 개방 수로로 구성된 기계 설비에서는 송출은 수로에서 유속계를 사용하는 속도 면적

방법으로 측정된다(IEC 60198 참조).

6.9 트레이서 방법(tracer methods) ISO 2975의 다양한 부분품이 희석(dilution) 방법(일정 비율 분사)과

통과 시간 방법[염수 속도법(salt velocity methods)이라고도 불린다.]에 의해서 파이프 내에서의 유량 측정에

적용된다. 각각의 방법은 방사성 트레이서 또는 비방사성 트레이서 둘 중 하나를 쓴다. 더욱이 ISO 555－

1에서 ISO 555－3까지는 개방 수로에서 토출량을 측정하는 것에 대한 희석 방법을 기술하고 있다.

이들 방법은 유량에 있어서 상당히 넓은 영역까지 측정이 가능하다는 것이 장점이다. 그리고 그들 중

일부는 파이프와의 간섭을 최소로 요구한다. 분사되는 용액이 적절히 섞여야 하는 특별한 경우가 요구되

는 길이는 실제로 혼합기로 사용되는 펌프의 흡입 파이프 속으로 분사를 함으로써 줄어들 수 있다. 그리

고 각 부분에서 분사점과 측정점의 숫자를 증가시키면서도 줄일 수 있다.

이들 방법은 반드시 훈련받은 사람들에 의해 사용되어야 하며, 방사성 트레이서의 사용은 특정한 구속

을 받기 쉽다는 것을 잊어선 안 된다.

이들 방법으로 유량 측정시의 시스템적 불확실성(신뢰 수준 95 %에서)은 1~2 %일 것이라고 추정된다.

7. 양정 측정

7.1 일반 사항

7.1.1 측정 원리

7.1.1.1 전양정과 비수력 에너지 비록 펌핑된 액주의 높이를 표현하는 것이지만, 표 1에서 주어진 정의에

부합하게 계산된 펌프 전양정 H는 사실상 펌프에 의한 액체 중량당의 에너지 전달을 나타낸다.

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B ISO 5198：2003

비에너지의 이런 개념은 수두의 하나를 대신하며, 하나의 예로써 전체 수두를 표시하는 액주가 액주에

서 읽혀질 높이의 차이를 정확하게 표현하는 것이 아니기 때문에(만약 높이의 차가 없든지 또는 입구와

출구 사이의 운동 에너지의 사용 가능성이 있다면), 비에너지 개념이 사용되는 것이 좋다. 이런 모순은 액

체의 압축성과 높이에 따른 대기압에 기인한다.

사각형 전폭 위어

사각형 노치

얇은 평판 위어

(ISO 1438－1

참조)

삼각형 노치

날카로운 상류 에지가

있는 사각형 형상 위어

넓은 봉우리 위어

(ISO 3846 참조)

둥근 상류 에지가 있는

사각형 형상 위어

삼각형 형상 위어(ISO 4360 참조)

정상좌 풀룸(사각형, 사다리꼴, 또는 U－스로트)

비 고 이 규격에서 요구되는 정밀도는 이러한 장치의 송출 계수가 각각 현장 보정에 의해 결정된다면

성취할 수 있다. 이와 같이 관계된 규격에 주어진 계수의 값을 사용하는 것은 허용되지 않는다.

그림 4 여러 종류의 표준화된 위어 및 플룸

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B ISO 5198：2003

7.1.1.2 액체의 압축성이 전양정 평가에 미치는 영향 전양정은 사실상 실제 상태부터 표준 상태까지 액

체를 가져옴으로써 얻어지는 단위 중량당 최대 기계 에너지의 양이다. 기준 조건은 일반적으로 해면과 표

준 대기압이다. 그러나 에너지 차이가 있다고 여겨지는 시험 구조를 가지고 있다면 다른 기준 조건을 선

택해야 한다. 예를 들면, 시험이 시행되는 시간에서의 대기압과 바닥 높이가 있다.

높이 zi, 압력 pei, 속도 Ui 그리고 g가 일정한 액체에서 전체 수두의 올바른 계산은 다음의 방정식으로

얻어진다.

Hi = zi＋ gUdp

gi

ip

pi

21 2

a0e α+∫

이 적분법은 등엔트로피 과정에서 실행되는 것이다. 표와 방정식들은 물에 대한 적분값으로 주어질 것

이다.

일반적으로 말해서 압력과 온도에 따라 변한다. 그래서 이 값은 항상 일정할 수 없다. 그러나 압력

에 대한 의존도는 낮고 거의 선형이며, 다음과 같이 쓸 수 있다.

는

Hi = zi＋ gU

gp i

ii

2) (2 2

a0

e α+ i+

온도는 40℃, 압력은 15 MPa까지 물을 지속시키면서 근사값을 얻어낸다. 표 1에서 주어진 전양정의 정

의는 0라는 가정하에서 상호 보완적으로 간소화한 것이다. i =

시험 책임자는 압축률이 각각의 특정한 시험에서 허용 가능한 불확실성과 관련해서 완벽하게 무시될 것

인지를 결정할 책임이 있다.

전양정의 직접적인 측정은 압축률이 다음에 기인해서 무시할 수 없을 때 가능하다.

∫∫∫ =− e2

e1

1e

0

e2

0

d1d1d1 p

p

p

p

p

p

pg

pg

pg

이 계산은 상태 함수 v=f(p)의 해석적 표현이 필요하다. 그러나 만약 선형화가 가능하다면 다음 식이 유

효하다.

gppp

gp

p ) ()(2d1

12

1e2e2e

1e +−

=∫

여기에서 ：pe1과 θ1에서 유체의 단위 질량 1

2 ：pe2과 θ1에서 유체의 단위 질량

비 고 가역 과정의 끝단에서의 온도는 θ1과 근소하게 차이를 보인다. 이 차이를 무시함으로써 발

생하는 오차는 압력이 150 bar, 온도가 250℃ 이하일 때 효율에 대해서 0.1 %를 초과하지 않

는다.

7.1.1.3 유용 속도 헤드 측정 분야에서 널리 쓰이는 속도 헤드는 전양정으로 완벽하게 전환될 수 없다.

특히 펌프의 출구측의 경우에 그렇다[그림 5의 (2) 부분 참조].

그림 5의 (3) 부분에서 충분히 먼 하류에서처럼 속도 헤드가 남아 있는 부분은 압력 증가 ∆p로 전환되

고 나머지는 유동 속에서 마찰에 의해 소진된다.

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B ISO 5198：2003

전체 수두선

정격 수두선

그림 5 유용 속도 헤드의 결정

이 마찰은 속도의 재배열에 기인하며, 사용자에겐 완전히 불필요하다. 이용 가능한 속도 헤드는 다음의

방정식에서 주어진다.

F

22

22J

23

3

22

2a 222H

gUH

gU∆p

gU

−=++= ααα

여기에서 HF：속도의 재배치로 인한 마찰 손실

실용 가능성이 있는 곳에서 αa2는 그림 5에 나와 있는 것처럼 연속인 부분에서의 측정으로부터 구성된

정적 헤드선에서 산출된다. 이것이 불가능한 부분에서는 αa2=α2라고 가정하고, 이 값은 (2) 부분에서의 속

도 분포를 결정지음으로써 산출할 수 있다(7.2.4.2 참조).

7.1.1.4 입구 또는 출구 영역 측정 영역 사이에서의 헤드 손실 헤드의 정의에서 규정된 다양한 양은(표 1

참조) 펌프의 입구 영역 S1과 출구 영역 S2에서 결정된 해법으로 얻어야 한다. 실질적으로 편의와 측정의

정확성을 이유로 어느 정도의 S1으로부터 상류쪽 그리고 S2으로부터 하류쪽인 S′1과 S′2의 횡단면에서

측정을 시행한다(그림 6 참조). 그러므로 파이프에서의 마찰 손실을 고려해야 한다. 예를 들면 S1과 S′1 사

이에서의 HJ1과 S2과 S′2 사이에서의 HJ2(가능한 위치 헤드 손실과 함께)를 고려해야 한다. 그리고 펌프의

전양정은 다음의 방정식으로 주어진다.

J2J112 HHHHH ++′−′=

여기에서 H′1과 H′2는 S′1와 S′2에서의 전체 수두이다.

손실 헤드를 추정하는 방법 그리고 다양한 설치 형태에 따른 측정 영역에 대한 정의에 관한 요구 조

건은 7.2에서 다룬다.

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B ISO 5198：2003

전체 수두선

그림 6 펌프 전양정의 결정

7.1.2 다양한 측정 방법 만약 적용 가능하다면 측정 시스템에서 기인되는 위치 수두와 밀도 변화를 고려

해서 펌프의 설치 조건과 회로의 배치에 따라 펌프의 전양정은 입구와 출구 전헤드를 측정함으로써, 아

니면 입구와 출구 사이의 압력 차이를 측정하고 속도 헤드의 차이를 더함으로써 결정될 수 있다.

총수두는 도관 내의 압력 측정 또는 물이 차 있는 용기의 수위 측정 등으로 추론될 수 있다.

측정 분야에 대한 선택과 사용될 수 있는 여러 다양한 측정 장비, 그리고 이들 각각의 경우에 해당하는

속도 헤드의 결정 등은 7.3 및 7.4에서 다룬다.

7.1.3 측정의 불확실성 펌프의 전양정 측정에 대한 불확실성은 구성된 그 각각의 부분의 추정된 불확

실성을 조합함으로써 얻어질 수 있다. 그러므로 이 계산을 수행하는 방법은 사용되는 측정 절차에 따라

달라진다. 입ㆍ출구측의 전헤드에 대한 각각의 측정 또는 펌프의 끝단, 압력 또는 수위 측정과 장비의 형

식, 이것들은 포함하고 있는 다양한 오차에 대한 정보를 줄 수 있다.

7.1.3.1 위치 에너지값에 대한 오차 측정 장비의 다양한 배치에서의 기준점 또는 영점의 높이 상승만큼

변동 기준면과 관계된 측정 분야의 중점의 상승은 매우 정확한 조사 과정에서 얻어진다. 이들 구성 요소

의 불확실성은 오차에 대한 다른 원인들과 비교해서 무시할 수 있다.

7.1.3.2 운동 에너지값에 대한 오차 이들 오차는 측정 분야에서 평균값의 불확실성에 한편으론 의존하고,

그러므로 횡단 면적 결정의 불확실성, 그리고 원칙적으로 사용되는 유량 측정 방법에 의존한다. 한편으

로는 유동 조건 방정식의 속도 수두 계수 αa의 측정에 대한 불확실성에 의존하기도 한다(7.2.4 참조). 이

들 오차는 낮은 전양정을 발생시키는 펌프에 있어서 더욱 의미있는 것이 될 것이다.

7.1.3.3 수위 측정에 대한 오차 비정상과 수위의 기울기로 인해 발생될 수 있는 오차를 제외하고, 수위

측정시의 오차는 원칙적으로 사용되는 측정 장비에 의존한다.

참고로 장비로 인하여 발생될 수 있는 불확실성의 대략적인 추정값은 다음과 같다.

－막대 게이지, 평판 게이지：±10~20 mm

－플로트 게이지, 기포 장치：±5~10 mm

－액체 마노미터, 점 또는 훅 게이지：±1~3 mm

7.1.3.4 압력 측정에 대한 오차 압력 태핑과 압착하는 과정에 대한 주의 사항이 이미 고려되었고, 측정이

과도한 압력 파동에 의해 잘못되지 않았다면 다음의 장비에 기인하는 시스템적 불확실성의 추정은 참

고로 사용할 수 있을 것이다.

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B ISO 5198：2003

－액체 마노미터：±0.2~1 %

－중 마노미터, 압력 막대 저울：±0.05~0.5 %

－스프링 압력계：±0.5~1 %

－압력 변환기：±0.2~1%

7.2 측정 단면의 정의

7.2.1 단일로 시험된 펌프의 일반적인 경우 대부분의 경우에 시험의 목적은 상ㆍ하류측 부착물 없이 펌

프의 수력 성능을 검사하기 위한 것이다. 그러므로 이것은 7.2.1.1과 7.2.1.2에 언급한 것처럼 가능한 한

입ㆍ출구측 플랜지에 가깝게 하여 멀리 있는 펌프의 전양정을 측정하는 것이 바람직하다.

7.2.1.1 입구 측정 단면 펌프를 공급원에 연결한 파이프가 펌프의 일부분으로 고려되지 못한다면 입구측

측정 단면은 실질적 조건이 가능할 때 되도록이면 펌프의 입구 플랜지로부터 적어도 두 배의 거리가 되

도록 설치되어야 한다. 그리고 유동 조건이 가능한 한 5.2.1에 서술된 것과 가깝게 수직 병렬 구간으로

되어야 한다. 만약 위에서 언급한 경우가 아니라면 오차는 발생할 수 있다. 예를 들어, 전와류가 부분적인

작업에서 나타난다든지, 회로의 배치가 비대칭적이고 와류 유동 형태를 발생시키는 경우가 있다. 이런

환경 속에서 유동 상태의 조사는 7.2.4.2에 따라 이루어져야 한다.

그러나 몇몇의 경우에는 입구 플랜지와 어느 정도 떨어진 흡입관에서 또는 펌프가 공급된 수위 조절이

가능한 펌프에서 입구측 전헤드를 측정하는 것은 타당하다. 이들 두 가지의 경우에 7.2.5에 따라 계산된

측정 영역과 입구 플랜지 사이에서의 헤드 손실 HJ1을 고려해야 한다.

헤드가 수위 측정으로 얻어졌을 때는 만약 자유 표면이 비정상 또는 국부적으로 높은 속도 또는 펌프

흡입측에서의 소용돌이 등이 발생한다면 오차가 발생할 것이다. 이들 오차의 영향을 최소화하기 위해서

측정에서의 위치가 결정되어야 하고, 적절한 배치가(7.3.1 참조) 이루어져야 한다. 측정 위치에서의 속도

헤드(만약 펌프의 전양정과 비교해서 무시할 수 없을 때) 그리고 표면에 작용하는 압력(일반적으로 대기

압력) 등에 대한 당연한 허용 오차를 고려해야 한다.

7.2.1.2 출구측 측정 단면 펌프에서 배출되는 파이프가 펌프의 일부분으로 간주되지 않는다면 출구측 측

정 단면은 실질적 조건이 허락된다면 수직 병렬 영역에서 적어도 펌프의 출구 플랜지의 2배의 거리만큼

떨어져서 시행되는 배관 작업에 의해 설정되어야 한다.

오차는 측정 영역에서 와류 유동 상태 또는 비대칭적인 경우에 야기된다. 이러한 유동의 편재는 임펠러

에서 케이싱으로 흘러나온 후에 유동을 바로잡기 위해서 불충분한 펌프에 의해 생기는 현상이다. 이것은

종종 펌프가 설계된 것과는 특히 높은 형식수(type number)를 가진 펌프에서 다르게 유량에 더욱 필요하다.

이것은 더욱 긴 하류 측정 영역을 설정하고, 출구 플랜지와 7.2.5에 따라 계산된 측정 영역 사이에서의

헤드 손실 HJ2를 고려함으로써 정밀 등급이 요구하는 정확성을 가지고 헤드 측정이 가능한 범위를 넘어

유동 범위를 확장시킬 수 있게 해준다. 속도 분포가 만족스럽다거나 또는 적용될 운동 에너지 계수를 결

정하는 것을 확실하게 하기 위해서는 다양한 부하에서의 7.2.4에 따른 유동 상태의 조사는 반드시 필요

한 것이다.

펌프의 한 부분으로 고려되는 배관 작업을 통해 자유 표면 용기로 직접 배출되는 펌프에서는 출구 전헤

드가 용기의 수위 측정에 의해 얻어진다. 7.2.1.1에서와 똑같은 주의가 적용된다.

7.2.2 부속품을 가지고 시험된 펌프 만약 조합된 펌프들이 시험되거나, 상류측 또는 하류측 전체 또는 일

부분이라도 부속품이 연결되었다면 이들 펌프의 전체 부분으로 고려되는 것은 7.2.1의 규정이 펌프의 입ㆍ

출구측 플랜지를 대신해서 부속품의 입ㆍ출구측 플랜지에 적용되는 것을 의미한다.

7.2.3 도달하기 어려운 끝단을 가진 펌프 만약 입구나 출구 또는 양쪽 모두로 접근이 불가능하다면 측정

단면은 가장 최적의 위치에 놓여야 한다. 이것은 상호 의견 합의하에 배치된다.

30


B ISO 5198：2003

－시험을 6.2.2에서의 요구 사항에 적용하는 경우, 펌프와 측정되는 횡단면 사이에 포함된 회로의 일

부분의 조합에 적용 여부

－또는 펌프의 전양정이 펌프의 양측에 모두 헤드 손실 HJ1와 HJ2를 더함으로써 측정 횡단면에서 산출

되는 전헤드로부터 야기될 가능성

7.2.4 측정 단면의 선택과 유동 상태의 영향

7.2.4.1 측정 단면의 선택 수위의 위치 또는 압력 측정 단면에 특별한 주위를 기울여야 한다. 펌프의

설치에 있어서 펌프의 입ㆍ출구측 압력 분배와 속도 분배는 이들 단면에서 측정된 평균값으로부터 압력

헤드와 속도 헤드의 계산이 펌프의 전양정을 결정하는 데 중요한 오차를 가져올 것 같은 경우에는 상류

측 또는 하류측의 또 다른 측정 단면을 사용해야 한다(7.1.1 참조).

파이프에서의 압력 측정을 위해서는 측정 영역은 입구측으로부터는 상류측의 5배와 하류측의 2배를 출

구측으로부터는 상류측의 2배와 하류측의 1배로 늘려서 일정 횡단면의 수직 파이프 영역에 설정해야 한다.

만약 가능한 수직 거리가 충분하지 않다면(예를 들면, 다소 작은 벨 모양의 입구를 가진 경우) 이 길이는

실제 상태를 가장 잘 이용하기 위해서 측정 단면의 하류측과 상류측으로 나누어야 한다(예를 들면, 약

2분의 1의 비율). 속도 패턴이 엘보, 밸브, 어떤 다른 유동 장애에 의해서 또는 펌프 근처에 있는 경우에

의해서 심하게 뒤틀리는 단면은 피해야 한다.

수위 측정에서는 측정 위치는 다음과 같은 이유로 선정되어야 한다.

－용기의 측정 단면에서의 속도가 매우 작아서 그 속도 헤드를 무시하고자 할 때[그림(7a) 참조].

－또는 속도 헤드를 계산하기 위해 사용된 횡단면이 충분히 잘 정의되고 측정 가능할 때[그림(7b) 참

조].

7.2.4.2 속도 분포의 조사 입ㆍ출구측 속도 헤드가 도관에서의 압력 측정으로 얻어질 때, 측정 영역

전반에 걸쳐 속도 분포를 조사하는 것이 반드시 필요하다. 이것은 만족스러운 조건의 증거가 같은 시험

장비로 수행된 이전의 시험으로부터 추정되거나, 또는 만약 도관의 수직 길이가 사용되면 완전히 발달한

속도 분포를 만들기에 충분하고, 제공된 펌프 그 자체가 흡입관에서 예와류를 발생시키지 않다고 생각

되는 경우이다.

그럼에도 불구하고 만약 이같은 증거가 존재하지 않고 펌프 전양정과 속도 헤드의 비율이 0.02 이상이

면 여기서 언급된 방법으로의 속도 분포 조사는 선택된 측정 영역이 측정을 적용시키기는 충분하다는 것

을 확인하고, 또한 사용 가능한 속도 헤드 계수 αa의 평가를 가능하게 하기 위해서 반드시 필요하다.

의심이 가는 경우를 예로 들면, 펌프의 출구측 플랜지로부터 출구의 측정 영역이 매우 멀지 않을 때 4

개의 압력 테이핑을 사용함으로써 측정 영역 전반에 걸친 압력 분포를 검사하는 것은 속도 분포의 조사가

수행되어야 하는지를 결정하는 데 있어 매우 유용할 것이다.

속도 분포의 조사는 방향 결정을 포함해야 하고, 횡단면을 측정하는 평판의 직각에 적어도 2배되는

곳을 따라서 많은 점들에서의 위치 속도의 크기를 포함하고 있어야 한다. 이것은 탐침을 사용하는 많은

방법으로 조사될 수 있다. 이같은 탐침의 예는 그림 8에 나와 있다. 더 자세히 알고 싶으면 ISO 7194를 참

조하라.

파이프 지름에 걸쳐 측정된 크고 다양한 도시된 요동 각은 3차원 유동의 형태를 보여 주고 속도 분포

만큼 정형화되지 않은 압력의 가능성을 보여 준다. 이들 상태에서는 측정 영역은 정확한 헤드 측정에 적

합하지 않다.

31


B ISO 5198：2003

기준면

a)

기준면

b)

그림 7 수위 측정에 의한 전양정 결정의 예

32


B ISO 5198：2003

a) 웨지형 프로브 b) 원통형 프로브

그림 8 흔들림 탐침의 예

탐침을 이용해서 수행되는 측정 영역은 다음과 같은 조건에서 만족할 수 있을 것이다.

－속도 방향이 파이프의 축에서 10° 이상 벗어난 점이 없을 때.

－속도의 값이 평균 속도의 최소한 2배 이상 큰 점이 없을 때.

－측정 영역 내에서 다양한 압력 태핑에서 측정된 압력이 만족스럽게 균형잡혔을 때(7.4.1.4 참조).

33


B ISO 5198：2003

H1 결정에 사용된 게이지

그림 9 전와류를 갖는 설치의 예

7.2.4.3 펌프에 의해 발생된 예와류의 영향 만약 부분적 부하가 걸린 펌프가 흡입관에서의 유동에 와류

를 발생시킨다면 입구측 전헤드의 결정시에 생길 수 있는 오차가 발생할 수 있다. 이들 오차는 다음의 기

초에서 발견되고 수정될 수 있다.

만약 펌프가 수위와 작용하는 압력이 일정한 자유 표면을 가진 용기로부터 물을 끌어 올린다면 이 용

기와 입구측 측정 영역 사이에서의 헤드 손실은 전와류가 없을 때는 유량에 대한 2차 법칙(quadratic law)을

따른다. 그러므로 입구측 전헤드에 관해서는 같은 명확한 법칙 H1 = H′1－HJ1을 따른다(그림 10 참조). 높은

유량을 가지고 측정점이 수직선을 따라 배열되었을 때는 H1= A－Bq2V을 얻을 것이다. 그러나 낮은 유량을

가지고서는 전와류가 생기면 압력 측정과 속도 헤드의 산출 양쪽 모두에서 이 수직선으로부터 분리해서

측정되는 결과를 가져오면서 오차를 낳는 결과를 가져올 것이다.

입구측 전헤드의 값으로서 더 높은 유량에서 얻어진 수정된 수직선에서 읽혀진 값을 채택해야 한다. 이

값은 예와류가 있는 상태에서 측정된 총헤드의 오차가 없는 실제값이 아니다. 그러나 만약 예와류가 발생

하는 것이 아니라면 이 값은 남아 있을 것이다. 이 과정은 예와류의 형성에서의 에너지가 펌프에 의해 제

공된다는 사실에 의해 정당화될 것이다.

만약 펌프가 일정 헤드 용기로부터 액체를 끌어 올리지 않는다면 예와류가 없다고 여겨지는 상류측 그

리고 이 두 영역에서의 헤드 손실에 대해 같은 원인을 고려해 보는 것이 가능한 곳으로부터 충분히 먼 곳

에 또다른 측정 영역을 선택하여야 한다(그러나 직접적으로 입구측 전헤드에 대한 것은 아니다.).

7.2.5 입ㆍ출구에서의 헤드 손실 7.1.1에서 언급한 것처럼 측정된 펌프 전양정에 측정 영역과 펌프 플

랜지 사이에서의 마찰 손실 헤드와 가능한 위치 손실 헤드를 더해 주어야만 한다. 그럼에도 불구하고 이

같은 수정값은 다음과 같은 경우 무시할 수 있다.

HJ1 + HJ 2 < 0.001 5 H

34


B ISO 5198：2003

전와류의 시작

그림 10 측정된 입구 총수두의 수정

만약 측정 영역과 펌프 플랜지 사이의 파이프가 어떠한 피팅도 없고, 일정한 원형 단면을 가지고

있다면 길이 l, 지름 D를 가지고 있는 파이프에서 마찰 손실 헤드는 다음의 방정식으로 주어진다.

HJ = gU

Dl

2

2

λ

여기에서 λ：다음 방정식 중에 하나에 의한 난류 유동에서 주어진다.

만약 Re < 23kD

이면(매끈한 파이프)

λ－1/2=－2 log10λRe

51.2

만약 23kD< Re <560

kD

이면(과도 영역)

λ－1/2=－2 log10

+

Dk

Re 7.351.2λ

만약 Re > 560kD

이면(거친 파이프)

λ－1/2=－2 log10 Dk7.3

여기에서 Re = v

UD

k：상당 균일 거칠기

부속서 E는 수정값이 필요한지 여부를 검사하고 필요시엔 이 수정값의 계산 방법에 대한 지침을 준다.

일정한 원형 단면을 가진 파이프와 다른 파이프에서의 마찰 손실 헤드와 다른 어떤 불규칙적인 파이프에

기인하는 위치 손실 헤드에 대해서는 적용되는 수정값이 시험 전에 충분한 상호 의견 교환이 선행되어야

35


B ISO 5198：2003

한다. 그럼에도 불구하고 이들 알려진 손실 헤드에 대한 낮은 정확도의 이유 때문에 어떠한 불규칙성도

측정 범위 안에 두지 않는 것이 바람직하다.

7.3 수위 측정

7.3.1 측정 단면의 배치 측정 장소에서 유동은 정상 상태이어야 하고, 위치적 방해물이 있어서는 안 된다.

만약 자유 수면이 작은 파도 또는 융기에 의해 방해된다면, 사용되는 측정 장치의 형태에 따라 수면이

잔잔한 우물이나 상자를 마련하여 안정시킬 필요가 있다. 예를 들어, 이것은 연결 파이프나 다공판 분출을

통해 유동이 연결된 도관이 벽 안에 있는 우물이거나 유동 속에 잠긴 수직 파이프가 될 수 있다. 다공판

의 구멍은 압력의 변동을 약하게 할 만큼 충분히 작아야 한다(지름 약 3~5 mm).

적어도 각각의 횡단면에서 2개의 측정점을 사용하는 것이 바람직하다.

7.3.2 측정 장치 많은 다양한 형태의 수위 측정 장치는 환경(자유 표면인지 아닌지, 그리고 안정적인지

아닌지 등), 펌프의 전양정에 관해서 요구되는 정확도에 따라 사용된다. 가장 일반적으로 사용되는 장치

는 다음과 같다.

a) 벽을 따라 고정된 수직 또는 경사 게이지

b) 자유 표면 바로 위쪽에 가깝게 설치된 지지 구조물이 필요한 봉 게이지 또는 훅 게이지

c) 눈금이 있는 강철 줄자가 달린 수평 금속 디스크로 구성된 판 게이지

d) 안전성을 유지하는 데 사용되어야 하는 플로트 게이지

e) 7.4.2.1에서 언급된 절대 또는 다른 형태의 마노미터

f) 압축 공기의 배출을 사용하는 기포 장치

g) 침수된 압력 변환기

마지막 3개의 형태는 자유 표면이 어려울 때 부분적으로 사용 가능하다.

이들 장치에 대한 자세한 설명은 ISO 4373을 참조하라.

7.4 압력 측정

7.4.1 측정 단면의 배치

7.4.1.1 압력 태핑의 수와 위치 일반적으로 벽면에서의 4개의 정압 태핑을 각각의 측정 영역에서

마련한다. 원형 파이프에서는 이들 압력 태핑은 서로서로 직각으로 두 배의 거리를 두고 위치해야 한다.

태핑은 압착 단자에서 기포나 먼지 누적을 피하기 위해서 횡단면의 가장 높은 곳 또는 가장 낮은 곳에 위

치해서는 안 된다. 직각 파이프에서는 태핑은 수직벽의 4분의 1 또는 4분의 3 지점에 위치해야 한다.

그러나 유동 상태가 알맞다면(7.2.4.2 참조) 또는 속도 헤드가 펌프의 전양정의 1 %를 넘지 않는다면

상호 의견 합의에 의해 단지 2개의 정반대 방향으로 위치한 태핑을 사용할 수 있다.

7.4.1.2 압력 태핑의 모양과 크기 도관에 열린 압력 태핑의 실린더 모양의 구멍은 3~6 mm 또는 어떤 것

이라도 더 작은 0.08D의 지름을 가져야 한다. 그리고 그 지름의 최소 2.5배의 길이를 가져야 한다(그림

11). 그 안쪽 표면은 버와 불규칙성이 없어야 하고 파이프의 안쪽 벽에 수직이어야 한다. 이것은 최소 체

임버보다 작든지 반지름 r ≤ d/4 로 만들어야 한다.

파이프의 표면은 다음 두 값의 더 작은 쪽과 같은 길이에 대하여 태핑 근처에서는 매끈해야 한다.

－400 mm 또는 2D 상류

－150 mm 또는 1D 하류

태핑은 용접된 조인트처럼 파이프가 불규칙한 부분으로부터 가능한 한 멀리 위치해야 한다.

파이프의 재료는 마멸, 부식, 또는 펌프되는 액체에 대한 화학적 반응에 저항력이 있어야 한다. 만약 그

렇지 않다면 액체에 영향받지 않는 금속판을 벽면에 고정시키고 그 곳에 태핑을 하여 사용해야 한다(그림

12).

36


B ISO 5198：2003

7.4.1.3 연결 파이프와 감쇠 장치 각각의 압력 태핑으로부터 유도하는 연결 파이프는 태핑의 지름과 적

어도 같은 지름이어야 한다.

각각의 측정 단면의 압력 태핑은 필요시에 어떠한 태핑에서도 압력 측정이 가능하게 하기 위해서 테핑

의 횡단 면적의 총합보다 작지 않은 횡단 면적의 링 매니폴드에 독립적인 차단 밸브를 통해 연결되어야

한다(그림 13).

연결 파이프의 선에서 어떤 높은 점은 측정 동안에 기포의 발생을 피하기 위해 배출 밸브가 부착되어

있어야 한다. 아무리 작다 해도 어떤한 누수도 피하기 위해서 주의 깊은 검사가 필요하다. 가능하면 언제

나 플라스틱 재질의 투명관의 사용을 추천한다. ISO 2186은 연결 파이프에 대한 자세한 사항에 대해 나타

내고 있다.

진동의 진폭을 줄일 필요가 있는 곳에선 감쇠 장치를 측정 기구 또는 연결 라인에 삽입할 수 있다. 변

동 압력의 시간 평균에 어긋나지 않게 하기 위해서 대칭적이고 선형적인 감쇠가 필요하다. 이것은 마노미

터 액체 속에 위치한 모세관에 의해 이루어질 수 있다. 플렉시블 파이프를 구부리거나 핀치하는 것 또는

비대칭 노즐, 니들 밸브, 게이트 밸브 등을 삽입하는 것은 확실하게 금지되어야 한다. 더욱이 다른 마노미

터를 사용하는 경우에는 2개의 도관의 감쇠가 균형을 이루어야 한다. 어떻게 감쇠 장치를 배치하고 검사

하는지에 대한 부수적인 정보는 ISO 3966을 참조하라.

~

두꺼운 벽 얇은 벽

그림 11 금속 벽의 압력 태핑의 예

7.4.1.4 압력 측정의 검사 가능할 때 언제나 도관 내에서 정상 상태하에 있는 원류의 높이와 비교에 의

해 시험 전후에 압력 읽기를 검사해야 한다.

일반적 운전에서 어느 한 태핑점에서 측정된 압력과 측정 영역 내에서의 모든 태핑점에서 측정된 압력

의 평균값과의 차이는 펌프의 전양정의 0.5 %를 초과해서는 안 되며, 또는 측정 영역내 속도 헤드의 반이

어야 한다. 압력 태핑이 NPSH 측정에 사용될 때는 이 차이는 NPSH의 값의 1 %를 초과하여서는 안 되며,

속도 헤드의 반이어야 한다.

만약 어떤 한 태핑점에서 오차가 발생한다거나, 이것이 유동 패턴(7.2.4.2)에 기인한 것이 아니라면 이

들 모순의 원인을 규명해야 하고 제거해야 한다. 만약 이것이 불가능하다면 관련된 태핑을 제거해야 한다.

37


B ISO 5198：2003

그림 12 콘크리트 벽의 압력 태핑의 예

a) 퍼징 b) 압력계 c) 배수

그림 13 압력계에 링 메인을 통해 연결된 압력 태핑

7.4.2 측정 장치

7.4.2.1 액주 마노미터 액주 마노미터는 상대적으로 낮은 압력을 측정하기 위해 사용한다. 이들 조건하

에서 마노미터 액체에 압축률의 영향은 작고 무시할 수 있다. 액체 기둥의 길이는 경사 마노미터나 다른

것을 대신하는 적절한 밀도를 가진 마노미터 액체를 사용함으로써 수정될 수 있다. 가장 일반적으로

사용되는 액체는 물과 수은이다. 그러나 ethyl tetrabromide(C2H2Br4), carbon tetrachloride (CCl4), diiodomethane

(CH2l2), 일부 금속성 브롬화물, iodides 등의 다른 액체도 사용 가능하다. 만약 가능하다면 100 mm 높이 이

하의 액체 기둥의 사용은 피하는 것이 좋다. 만약 이것이 불가능하다면 측정 오차에 대한 주의 사항을

특히 규정해야 한다.

모세관 영향을 최소화하기 위해서 액주관의 구멍은 수은 게이지에 대하여 최소 8 mm, 물이나 다른 액체

게이지에 대하여 최소 12 mm가 되어야 한다. 마노미터와 관의 안쪽 표면의 청결도는 표면 장력의 분산에

38


B ISO 5198：2003

기인하는 오차를 피하기 위해 유지되어야 한다.

마노미터의 설계는 패럴랙스 오차(parallax error)가 최소화되게 해야 한다.

액주 마노미터는 개방형 끝단을 가졌거나, 다른 수두를 얻기 위해 요구되는 양으로 압축된 가지들 양쪽

모두와 연결한 회로 내에서 공기로 밀폐된 형태이다. 또는 마노미터 액체로 가득 채워진 U자형 관으로 형

성되어 있다. 첫 번째 경우에는 압력은 고정된 기준면과 일정하게 유지되는 대기압 상태에서 측정된다. 마

지막 두 가지 형태는 하나의 차압 측정에서부터 얻을 수 있게 한다.

일부의 전형적인 액주 마노미터의 사용은 그림 14, 그림 15에서 참고적인 계산 방정식을 써서 도식적으

로 보여 주고 있다.

7.4.2.2 사하중 마노미터 액주 마노미터의 사용 가능성을 초과하는 압력 측정을 위해서는 사하중 또는

피스톤 마노미터가 간단하거나 또는 차압 형태라도 실제적으로 사용되어야 한다. 그러나 이것은 회전하는

어셈블리의 무게에 대응하는 최소 압력하에서 사용되어야만 한다.

간단한 형태의 마노미터에 대한 효율적인 지름 de는 직접적으로 측정된 피스톤 지름 dp와 실린더 지름

dc의 산술 평균값과 같은 값이어야 한다. 그래서 이것은 만약 다음 조건이 시험 전에 만족된다면 또다른

보정없이 압력을 계산할 수 있다.

% 1.0pc

pc ≤+

−

dddd

실린더와 피스톤 사이의 마찰력은 실질적으로 30 r/min 이상의 속도로 피스톤을 회전시킴으로써 제거할

수 있다.

가능한 한 넓게 잡은 압력 범위에서 효과적인 피스톤 지름을 산출해 내기 위해서는 액주 마노미터와 비

교함으로써 사하중 마노미터를 검사하는 것이 바람직하다.

비슷한 원칙이 차동 형태의 사하중 마노미터에 적용된다. 다양한 압력의 측정을 위해서는 사하중 마노

미터를 액주 마노미터와(그림 16 참조) 함께 직렬로 고정시키든지 또는 액주 마노미터와 병합된 특별한

사하중 마노미터를 사용하는 것이 효과적이다.

7.4.2.3 압력 막대 저울 사하중 마노미터의 하나의 확장된 형태가 마찰이 없는 피벗(주축)과 사하중 마노

미터의 베어링에 고정된 막대 저울로 구성된 압력 막대 저울이다. 사하중 마노미터의 피스톤에 가해진

힘은 막대 저울을 홀로 움직이는 조키 웨이트(jockey weight)에 의해서 균형을 이룬다. 막대 저울과 조키

웨이트는 스크류와 서보 모터에 의해 수동 또는 자동으로 운영된다. 이같은 장치들의 민감성, 반복성 및

정확성은 가능하면 어디서나 서보 밸런싱 시스템없이 마노미터에 대해 검사되어야 한다.

7.4.2.4 스프링 압력게 이 형식의 계기는 압력을 지시하기 위하여 관 루프, 평판이나 나선형(Bourdon dial

gauge), 또는 얇은 막의 기계적인 휨을 이용한다.

정밀 등급 시험에 대해서는 상호 의견 합의에 의해 다음의 사항들이 사용될 수 있다.

a) 계기는 가장 높은 등급에 속해야 한다.

b) 이것은 최적의 측정 범위 내에서 사용되어야 한다(일반적으로 이것의 전체 눈금의 60~100 % 내의 범위).

c) 연속적인 눈금 측정의 사이 간격은 펌프의 전양정의 2 %를 초과하지 않는 값으로 한다.

계기는 시험 전후로 표준에 대하여 보정해야 한다.

그림 18은 이같은 계기의 사용과 대응하는 계산 공식을 도식적으로 나타내고 있다.

39


B ISO 5198：2003

공

(7.

2(7.

잔 잔 펌핑된 액체 펌핑된 액체

a) 펌프 입구 압력이 진

2 (7.

b) 펌프 입구 압력이 대기

40

2010-10-11

2파이프 지름2.1.2 참조)

파이프 지름 2.1.1 참조)

기 경

공인 경우

그완

압 이상인 경우

그림 14 액주계에 의한 원심 펌프

, 그린에너텍에 라이센스를 부여하며 불법 복사

준면(수평형 펌프의우에 축의 중심선)

류 가능한류 가능한

공기 벤트

기 벤트

파이프 지름 2.1.1 참조)

기준면의 위치
공기가 들어 있는 튜브
펌 들 마노미터 액체가 들어있는 튜브
림은 원리를 나타내나 기술력으로 전히 상세하지는 않다.
의 시험

및 무단 배포를 금

핑된 액체가어있는 튜브

합니다.

B ISO 5198：2003

a) 공기－물 차압 마노미터 b) 수은 차압 마노미터

그림은 원리를 나타내나 완전히 기술적으로 상세하지는 않다.

1 = 2이라면 이 방정식은 유효하다. 그러나 이것은 등급 시험에 대해서는 가정할 수 없다.

그림 15 펌프 전양정의 직접 측정

41


B ISO 5198：2003

계기용 기준 레벨 ZM

p∆ 차압

① 작용하는 질량, m ③ 물

② 차압 측정 장치 ④ 오일

pM = p1＋ g h1 =p＋ il g(h2－h1)＋ gh1＋ p∆ o

여기에서 p = 2e

4d

mgπ

여기에서 de = 2

pc dd +

그림 16 차압 측정에 의한 안정된 사하중 마노미터

42


B ISO 5198：2003

p = g(zm－z)＋s

mglL

① 막대 저울 ⑥ ⑦ ⑧ 전지 접점

② 마찰 없는 피벗 ⑨ 카운터

③ 조키 웨이트, 질량 m ⑩ 피스톤, 단면적 s

④ 측정 스크루 ⓔ 영 점

⑤ 서보 모터 ⓩ 압력이 감지되는 점의 고도

그림 17 압력 막대 저울

7.4.2.5 다른 형태의 마노미터 절대 압력 또는 차압 트랜스듀서는 다른 다양한 기계적 및/또는 전기적 물

성값에 기초를 둔 여러 다른 형태가 있다. 이들은 요구되는 정확성, 반복성 및 신뢰도가 충족되도록 상호

적인 협의에 의해 사용되어야 한다. 이 트랜스듀서는 최적의 측정 범위 내에서 사용되고, 전기적 장비를

갖춘 트랜스듀서는 적절한 정확성을 가진 압력 기준에 대해서 시험 전후에 보정되어야 한다.

언급되지 않은 다른 방법들은 다음의 조건에 대해 사용될 수 있다.

－그들의 시스템적 불확실성은 기본적인 방법을 이용한 주기적인 보정에 의해 산출되고 검사되어야

한다.

－최대값으로 측정된 불확실성은 표 7과 서로 모순이 없어야 한다.

43


B ISO 5198：2003

대기압 마노미터의 기준면

압력 p1

배출

b) 펌프 입

압

c) 펌프 입구

8. 회전 속도의 측정

수 또는 주파수 카운터

44

2010

a) 부르동 타입 게이지의 기준면을

결정하기 위한 배열

압력 p2 공기 벤트

게이지 기준면

(7.

2(7.2.1.1 참조)

구

구 압력이 진공인

력 p1> 0

압력이 대기압 이

그림 18

회전 속도는 회

와 연결된 광학

-10-11, 그린에너

2파이프 지름2.1.2 참조)

파이프 지름
공기 벤트
기준선(수평 펌프인 기준선(수평 펌프인 경우에 축의 중심선) 경우에 축의 중심선)

경우

2(7.

상인

부르

전 속

적

텍에 라

파이프 지름

2.1.1 참조)

공기가 들어 있는 튜브

펌핑된 액체가 들어 있는 튜브

그림은 원리를 나타내나 기술적으로완전히 상세하지는 않다. 경우

돈 압력계에 의한 원심 펌프의 시험

도계 발전기 또는 교류 발전기의 알려진 시간 간격 동안의 회전

또는 자력 계산기의 회전수를 가능한 한 멀리에서 직접적으로

이센스를 부여하며 불법 복사 및 무단 배포를 금합니다.

B ISO 5198：2003

측정해야 한다. a.c. 전동기가 구동하는 펌프의 경우에는 만약 회전이 직접적으로 측정이 불가능하다면

직접 주파수와 전동기의 슬립을 측정함으로써 측정할 수 있다. 예를 들면, 스트로보스코프 또는 유도

코일이 있다.

전자식 카운터 또는 정밀 등급에 상응하는 다른 장치에 의해 얻어진 회전 측정에 있어서의 불확실성은

일반적으로 약 ±0.05~±0.2 %의 범위를 갖는다.

9. 입력 동력 측정

9.1 일반 사항 입력 P(표 1 참조)는 다음의 방법들 중 하나에 의해 측정되어야 한다.

a) 전동기를 구동하는 데 있어서 측정된 전기적 입력으로부터의 다양한 전기적 또는 기계적 손실을 뺌으

로써 하는 간접적인 방법

b) 펌프에 대한 회전과 토크의 산출에 의한 직접적인 방법. 이 방법은 모든 구동 형태에 대해 적용할 수

있다.

정밀 등급 시험에 요구되는 정확도는 시험이 실험적인 방법에 따라 시험의 요구 조건에 대해 충분히 알

고 있는 적절한 자격을 부여받은 사람에 의해 수행되는 것과 같은 것이다.

측정 장비와 시험 절차는 정밀 등급에 요구되는 정확도가 얻어지는 것이다. 그러나 생산자의 시험 장에

서의 일반적 시설이 이 시험의 등급에 만족되기가 쉽지 않다는 것은 반드시 알고 있어야 한다.

전동기로 보내지는 입력이 중간 기어와 연결되어 있는 곳 또는 기어와 전동기 사이에서 검력계에 의해

얻어진 회전 속도와 토크가 펌프 동력을 산출하기 위한 수단으로 사용되는 곳에서는 기어에 의한 손실은

협의되지 않는다면 기어의 액체 냉각에 적용되는 열량 측정법에 의해 결정된다.

9.2 간접적인 방법 펌프에 연결된 전동기는 구동 기계뿐만 아니라 동력을 측정하는 장치로도 작동하기

때문에 손실은 실제적으로 펌프 시험의 부하, 전압, 동력 계수, 속도, 온도 등의 조건에 따라 결정되어야

한다. 그래서 이들 손실은 전동기의 손실 측정을 이용한 표준화된 조건하에서 얻어진 것과 다르다.

만약 적절한 데이터들을 사용해서 시험 조건하에서 얻어진 이들 손실 평가에 대한 불확실성이 국제 규격

에서 규정된 값보다 높은 펌프 동력 측정의 불확실성을 발생시킨다면 전동기 손실은 특정한 시험에 의해

서만 결정되어야만 한다. 9.2.1에서 이들에 필요한 사항들을 다룬다.

9.2.1 전동기의 효율은 IEC 60034－2(이것은 국제 규격과 모순되지 않는 것이다.)에서 규정된 모든 손실에

따라 결정되어야 한다. 만약 IEC 60034－2에 이들 측정에 따라야 할 절차에 대한 세부 사항이 나와 있지

않다면 이 절차는 현존하는 공식 국가 코드 중에 펌프가 주문될 때 부서들 간의 일반적 합의에 의해 선택

된 하나의 규정에 따라야 한다. 그리고 이것은 9.2.2의 의무적 필요 사항에 따라야 한다.

일반적으로 전동기의 효율은 간접적인 측정에 의해 산출되고 이는 기계의 전체 손실로 이루어져 있다.

그리고 이들 손실은 흡수된 전기 입력과 기계 동력 출력 사이에서의 차이를 나타낸다는 것을 가정한다.

실질적으로 위에서 언급된 전체 손실의 산출은 일반적으로 개개의 측정 또는 손실의 여러 범주의 계산과

그들의 합으로부터 얻어질 수 있다. 그러므로 이 효율 측정 방법은 “손실의 분리”라고 일컬어진다.

9.2.2 전기 동력 입력의 측정은 가능하다면 전동기의 단자에서 이루어져야 한다. 만약 그럴 수 없다면 측

정된 동력은 전동기의 단자와 측정 장치의 위치 사이에서 야기되는 손실에 의해 감소되어야 한다. 이들

손실은 계산에 의해 얻어진다.

펌프 시험 동안에 전동기는 가능한 한 그것의 일반적 전압과는 멀리에서 작동되고 있어야 한다. 일반

적 주파수에서의 a.c. 기계와 동력 계수가 불변성을 가진 동기식 기계의 경우이다. 만약 이들 조건이 만족

될 수 없다면 적당한 허용차는 손실과 상응하는 입력의 계산에 의해 얻어지고, 측정에서 있을 수 있는

오차의 추정에 의해 얻어야 한다.

전기 동력은 정확도 등급 전력계 또는 와트－시에 의해 측정되어야 한다. 이들은 눈금 측정이 이루어져

야 하고, 만약 필요하다면 정밀 등급 기계 변압기에 의해 공급되어야 한다. 시험 중이거나 시험 준비 중인

45


B ISO 5198：2003

전동기로 들어가는 동력 입력의 측정에 대한 정확도는 ±0.2 %를 초과해서는 안 된다. 이 값은 기계 변압

기의 정밀도 등급에 의존한다. 이 변압기의 정확도는 기계의 정확도보다 낮아서는 안 된다.

이들 장치의 정확도는 표 7에 주어진 요구 사항과 비교해서 전체 측정 수로에 적용 가능해야 한다.

만약 3상 전동기가 중립이 되어 있고 네트워크와 연결되어 있거나 접지가 되어 있으면 3개의 와트미터

(또는 와트－시 미터) 방법의 사용은 필수적이다(그림 19 참조).

I 전위 정류자

II 전류 정류자

그림 19 전동기의 단자에서 동력의 측정：3개의 와트미터 방법

만약 3상 전동기가 시험 중에 중립되어 있는데 네트워크에 연결되어 있지 않거나 접지되어 있지 않으면

3개의 와트미터 방법(또는 와트－시 미터)이나 2개의 와트미터 방법(또는 와트－시 미터)을 사용해야 한다.

이 중에서 3개의 와트미터 방법이 좋다. 만약 전동기가 중립이 아니라면 2개의 와트미터 방법이 사용되

어야 한다(그림 20 참조).

I 전위 정류자 II 전류 정류자

그림 20 모터의 단자에서 동력의 측정：2개의 와트미터 방법

46


B ISO 5198：2003

위의 기계에서 온도 수정이 필요한 경우가 있을 수 있다. 매우 큰 온도 변화의 경우에는 이 계기를(특

히 와트－시 미터에 대해서는) 일정한 온도의 밀폐 공간에 있게 하는 것이 좋다.

더욱이 단자 전압, 상당 전류, 여진 전압, 그리고 여진 전류에서의 입력 측정은 기계에 대한 적절한 정

확도 등급의 계기를 사용해서 측정해야 한다. 손실을 추정하는 데 있어서 필요한 고정자 권선에서의 온도

와 다른 요소들, 그리고 시험 상태하에 있는 계기의 입력을 측정해야 한다. 비동기식 전동기의 입력 측정

시에는 미끄럼값이 누설 유동에 의해서 또는 스트로보스코프적인 방법을 이용해서 산출되어야 한다.

만약 동력을 계기에서 직접적인 방법으로 읽음으로써 측정된다면 많은 읽은값은 부하에서의 변동과 시

험 기간에 의해 달라질 것이다. 읽은값은 시험 중에 동력의 평균값의 계산이 가능한 한 정확하게 하기 위

해 충분히 많아야 한다. 동력 측정에 사용되는 다양한 와트미터에서 연속적으로 측정되는 것이 바람직

하다.

만약 동력을 와트－시 미터로 측정한다면 와트미터를 직접적으로 읽는 것을 사용해야 하며, 각각의 측

정 절차에 대해서 점검해야 한다. 전체 장비를 기록하는 기간은 스톱워치나 적어도 0.1%의 시간을 측정

할 수 있는 충분한 정확도를 가진 다른 시간 측정 장비를 이용해서 측정해야 한다. 동력은 펌프를 통하는

유동이 측정되는 기간과 같은 기간 측정되어야 한다.

높은 강도의 직류를 측정하기 위해 사용되는 분류기 내에서 생길 수 있는 부정확성 때문에 직류 동력

의 측정에서 얻어지는 정확성의 정도는 교류 측정에서 얻어지는 것보다 상대적으로 작게 나타날 수 있다.

전기적 측정 계기(계기 변환기 포함)에 필요한 정확도 때문에 일반적인 배전판 형태는 정밀 등급 시험

에 사용되는 것이 아니다.

와트미터, 와트－시 미터, 또는 특히 시험을 위해 설치된 다른 전기적 측정 계기를 지원하는 비슷한 형

태의 계기 변환기는 그 목적을 위해 단독으로 사용되어야 하고, 계기 설비의 측정과 보호 회로 등에 같은

시간에 공급하기 위해 사용되어야 한다. 단지 부서간의 합의에 의해 같은 정도의 정확성이 위에서 언급

된 시험을 위해 특별히 확보된 변환기와 계기의 독립적인 부분의 사용에서 얻어질 수 있는 특정한 배전판

계기 변환기의 사용에서 얻어진다면(그것의 정확도 등급의 관점에서 보면, 그들의 효율적인 부하와 사용

조건이다.) 이 규칙에 예외를 둘 수 있다.

9.3 직접적인 방법 펌프로 들어가는 동력은 토크 반작용 동력계 또는 비틀림 동력계에 의해 측정된다. 이

두 가지 방법 모두 네트 토크와 축 속도를 동시에 포함하고 있다. 반작용 동력계에서의 토크는 동력계에

적용되는 동력계 암과 반지름에 작용하는 유효한 힘에 의해 산출된다. 비트림 동력계(토크 튜브)에서는

비트림은 이전의 눈금 측정에 의해 계산된다. 실질적인 입력을 얻기 위해서 적당한 허용차는 9.3.2에 규

정된 것처럼 와류 토크 손실에 의해 생성되어야 한다.

9.3.1 토크 반작용 동력계는 회전하는 축에서 분리된 베어링에 고정된 필드 권선과 케이싱을 가지고 있는

전동기로 구성되어 있다. 이는 전체 케이싱이 회전에는 자유스럽지만 토크 측정 시스템에 의해 제한을 받

는다. 축으로부터 전달받는 토크는 케이싱에 반작용하는 크기는 같고 방향이 반대인 토크와 균형을 이룬

다. 그리고 이것을 중량 또는 다른 높은 정확도를 가진 기계적 또는 전기적 시스템에 의해 측정한 것이다.

9.3.2 토크 반작용 동력계에서 토크 오차는 다음과 같은 주의 사항만 지키면 피할 수 있다.

a) 동력계의 회전 운동을 제한하거나 고정된 평형점을 갖는 것이 필요하다.

b) 동력계는 관계 없는 속도 요소에 기인하는 토크 오차를 피하도록 냉각 액체가 유ㆍ출입할 수 있도록

하기 위한 설비가 되어 있어야 한다. 굴곡에 관련해서 비슷한 예방 조치를 취해야 한다. 만약 플렉시블

배관을 사용한다면 압력하에 있을 때 벗어난 제한 사항을 억지로 사용하지 말아야 된다. 만약 대시 포

트를 사용한다면 반드시 양쪽 방향의 움직임에 같은 제한 조건을 사용해야 한다.

c) 동력계에 전기적 연결은 현저하게 벗어난 제한 사항을 적용해서는 안 된다. 이 목적을 위해서는 꼰 플

47


B ISO 5198：2003

렉시블 구리 도선 또는 수은 포트(pot)가 적격이다.

d) 동력계의 유효 반지름 암은 ±0.1 %를 넘지 않는 오차 범위 내에서 측정되어야 한다. 힘 측정 시스템에

서의 부정확도는 수치 읽기의 ±0.1 %를 초과하지 않아야 한다. 이것은 규정된 무게에 대해 부하가 감

소되고 증가되는 양쪽 방향 모두로 검사되어야 한다. 수직축 기계와 일부 다른 경우에는 금속 테이프

와 마찰이 없는 도르레가 토크가 무게의 균형을 잡는 데 적용되는 곳에 사용된다.

시험 전후에 동력계와 링키지를 주의 깊게 점검해야 한다.

9.3.3 특정한 속도로 회전하고 어떤 일정한 토크를 전달할 때, 비틀림 동력계(또는 토크 튜브)는 어떤 편

리한 방법으로 측정된 비틀림 응력을 가진 축계의 길이를 포함한다. 일부 비틀림 동력계는 각응력을

측정하기 위한 광학 기술을 사용하고, 다른 것들은 전기 변환기로서 정전 용량, 인덕턴스, 또는 전선 저항

스트레인 게이지를 사용한다. 비틀림 동력계로 무슨 타입을 사용하든 첫번째 방법에 대한 시험의 전후에

눈금 보정이 시행되어야 한다. 동력계의 설계는 온도와 속도가 토크를 읽어내는 데에 영향을 주지 않거나

또는 이 영향을 양적으로 실험에 의하거나 이 목적을 위해 설계된 특별한 장치에 의해 측정될 수 있다.

만약 사용자가 만족스럽게 쉽고 빠르게 검사하고 증명할 수 없다면 측정 장비에 있어서의 높은 정확도

는 실질적으로 무의미하다. 주의 깊은 보정과 사용이 따라야만 ±0.25 %의 실제 눈금 읽기가 전체 스케일

의 15~100 % 범위에 걸쳐 실제 계측의 ±0.25 %를 성취할 수 있을 것이다. 부하를 받으면서 운전되고 있

을 때 믿을 만한 기준에 대해 비틀림 동력계를 검사하는 것은 불가능하다.

스트레인 게이지 형태의 예로는 슬립 링과 직류 여자가 있는 토크관, 유도 커플링과 교류 전력 공급이

있는 토크관이 있다. 슬립 링 형태는 완전 부하의 0.1 % 내의 높은 정확도를 가질 수 있으나, 유도 커플링

식보다 더 많이 유지 보수가 요구된다. 유도 커플링식은 근본적으로 더 높은 속도에 적합하지만 높은 정

확도가 굳이 필요하지 않은 영구적인 설비에 더 적합하다.

토크 측정에 있어서의 시스템적 불확실성은 가장 일반적으로 최대 토크의 ±0.15 % 범주 안에 있고, 다

음 원인에 의해 발생된다.

－보정, ±0.1 %

－감도, ±0.1 %

－눈금 읽기, ±0.05 %

10. 열역학적 방법에 의한 펌프 효율 측정

10.0 일반 사항 이 절은 펌프에 대한 측정과 펌프의 효율, η의 계산(표 1 참조)에 대한 기초로서 열역학적

방법을 적용함으로써 설명한다. 이 방법은 펌프축으로부터 물이 받은 물의 단위 질량당 에너지의 평가에

근간을 두고 있다. 이들은 성능 변수(압력, 온도, 속도 및 수위)의 측정과 물의 열역학적 물성값으로부터

결정될 수 있다.

계측기 사용의 기술적 측면은 현재 이용 가능한 장비가 폭넓게 변하고 미래에는 폐용될 수도 있다는

사실을 고려해서 일반적인 방법으로 다루어진다.

계측기 사용에 대한 유일한 필요 조건은 이 국제 규격에 약정된 조건(정확도, 열교환 등)을 만족하는

것이다.

계기의 입ㆍ출구측 영역에서 측정된 값의 균일성의 부족, 측정 장비의 제한, 그리고 불완전한 측정 조건

으로부터 기인하는 수정 부분의 상대적인 높은 중요성으로 인하여 이 방법의 범위는 제한되고, 전양정이

100 m를 넘는 펌프에만 사용될 수 있다. 그러나 상당히 알맞은 조건하에서는 상호 의견 합의를 통해서

측정의 정확도의 분석을 용이하게 하기 위해 낮은 양정까지 가능한 범위까지 확장이 가능하다.

10.1 용어, 정의, 기호 및 단위 표 1에 정의된 용어들 뿐만 아니라 표 9에 주어진 용어들도 적용된다.

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B ISO 5198：2003

표 9 용어, 정의, 기호 및 단위 (열역학적 방법)

용 어 정 의 기 호 단 위

10.1.1 단위 질량당

유체 에너지(1) 펌프가 손실 없이 작동할 때 유체가 폄프 입구 상태 1로

부터 펌프 출구에서 압력 p2로 통과할 때 필요한 단위 질

량당 에너지. 사용된 열역학적 방법에 따른 실험 조건하에

서 비유체 에너지 Eh는 다음 식에 의해 결정될 수 있다.

Eh = )(2

)( 12

21a1

222a

12 zzgUUppVM −+−

+−αα

Eh를 결정하기 위한 측정점을 그림 21에 1, 2로 표시한다.

Eh J/kg

10.1.2 단위 질량당

기계적 에너지(1)

실제 작동의 경우에 펌프로부터 물을 받은 단위 질량당

에너지 Em = +−+− )()( 1121p1121 θθcppa

m1121

2111a

2212a )(

2∆EzzgUU

+−+−αα

= +− 1121 hh

m1121

2111a

221a2 )(

2∆EzzgUU

+−+−αα

Em을 결정하기 위한 측정점은 그림 21에 11, 21, 22로 표시

했다.

Em J/kg

10.1.3 2차 현상에 의한 에너지에

대한 수정 용어

∆Em은 10.3에 주어진 추천식에 따라 계산된다. ∆Em J/kg

10.1.4 계약상의 손실에 대응하는

단위 질량당 에너지

측정 단면 사이에서의 물에 의해 제거되지 않은 기계 내

에서 계약상의 손실에 대응하는 단위 질량당 에너지(예를

들면 적용할 수 있는 곳에서 베어링을 통한 손실)

Ex J/kg

10.1.5 펌프 효율(2)

xm

h

EEE+

=η η

10.1.6 단위 질량당 체적(3) 단위 질량당 체적

Vm = 1

Vm m3/kg

10.1.7 등온 인자(4) 물의 열역학적 상태량을 나타내는 인자

a = p

mm

T TVTV

ph

∂∂

−=

∂∂

a m3/kg

10.1.8 비열(5) 정압하에서의 비열 cp Jㆍkg－1ㆍK－1

10.1.9 a의 평균값(6) a m3/kg

10.1.10 cp의 평균값(6)

평균값 p와 평균값 θ 대응하는 a와 cp의 값

여기서 p, 여기서 2

2111 ppp +=

여기서 θ, 여기서 2

2111 θθθ +=

cp Jㆍkg－1ㆍK－1

10.1.11 Vm의 평균값(6) 평균값 p 및 θ 에 대응하는 Vm의 값

여기서 p=2

21 pp +및

221 θθθ +

=

Vm m3/kg

10.1.12 축동력 단위 질량당 기계적인 에너지에 대응하는 축동력

Pm = 2qVEm = qmEm

Pm W

주(1) “단위 질량당 에너지”의 용어 사용은 “단위 무게당 에너지”보다 바람직한 것으로 생각된다. 왜냐 하

면 그것이 더 일반적인 의미를 제공하기 때문이다. 그럼에도 불구하고 단위 무게당 에너지를 기본

49


B ISO 5198：2003

으로 사용할 수 있다. 단위 질량당 에너지를 나타내는 환산 수치값은 전자를 g로 나누면 된다. g는

설치의 극단적인 레벨 사이의 중력에 의한 가속도에 대한 평균값이다.

(2) 사용된 열역학적 방법을 허용하는 실험적인 조건하에서 정상적으로 αa1=αa2=1로 가정할 수 있다(7.1.1.1

참조).

(3)

=

mV1

에 대한 값은 표 16에 주어져 있다.

(4) a에 대한 값은 표 15에 주어져 있다.

(5) cp에 대한 값은 표 17에 주어져 있다.

(6) 정확한 적분[압력 0∼300 bar(30 MPa)와 온도 0∼150℃에 대하여] 대신에 평균값 a, Vm 및 cp를 채택

함으로써 얻은 Em과 Eh에서의 오차는 0.4×10－3을 초과하지 않는다.

10.2 원 칙 열역학적 방법은 에너지 보존 법칙(열역학 제1법칙)을 물과 물이 흐르는 기계 사이에서의 에

너지 전달에 적용함으로써 결과를 얻는다.

실제로 기계 작동의 경우에 있어서 펌프 축으로부터 물에 전달하는 단위 질량당 에너지는 성능 변수(압

력, 온도, 속도 및 수위)의 측정과 물의 열역학적 물성값으로부터 결정될 수 있다. 이 에너지의 교환은 “단

위 질량당 기계적 에너지”로 표현될 것이다(10.1.2과 10.4 참조).

이상적인 작동(효율 100 %), 예를 들어 마찰이 없는 유동의 경우에는 펌프 축으로부터 받은 단위 질량 당

이상적인 에너지를 계산하기 위해 같은 적용을 할 것이다. 이러한 에너지는 물의 물성값과 설비의 특

성에 아무런 영향을 받지 않는다. 이것을 “단위 질량당 수력 에너지”라고 표현한다(10.1.1과 10.5 참조).

어렵고 비용이 많이 드는 측정인 질량 유량 측정은 위에서처럼 계산된 두 가지의 단위 질량당 에너지값

들을 사용함으로써 그 필요성이 없어진다(역으로 동력 입력을 측정하는 것과 함께 열역학적 방법을 사용

하는 것은 유량을 직접 측정 없이 구할 수 있게 한다.). 유량의 평가는 단면 1과 2에서 운동 에너지와 2차

수정함을 계산하는 것으로 충분하다. 만약 필요하다면 유량에 대한 불확실성을 줄이기 위해 시행 착오에

의한 절차를 사용할 수 있다.

위에 언급한 원칙은 수력 기계에서의 모든 손실은 주흐름에서 모두 없어진다는 것을 전제로 하고 있다.

일반적으로 실과 베어링에서의 마찰 손실은 별도로 없어지고, 상응하는 수정은 단위 질량당 기계적 에너

지로 이루어진다(10.3.1 참조).

단위 질량당 수력 에너지의 산출은 의 적분의 계산을 이용한다(7.1.1.2 참조). pVmd∫실질적으로 물의 열역학적 물성값으로부터 이 적분을 계산하는 방법에는 2가지가 있다.

a) ∫ −=2

1 12 )(d ppVpV mm

b) ∫ −=S

Sm hhpV2

1 12d

이 규격을 적용할 수 있는 펌프의 표준 효율의 범위와 부속서 C에 있는 표에 의해 정의된 온도와 압력

의 범위 내에서 이 두 계산 사이에서의 차이는 중요하지 않다. 근사값 θ = θ1가 비슷하게 적용될 수 있을

것이다.

10.3 수정 에너지항

10.3.1 특별한 유동 배열 표 9에 있는 단위 질량당 기계적 에너지에 대한 방정식 Em은 기계가 물의 단지

하나의 입구와 출구를 가지고 있는 매우 간단한 경우에 관계된다. 사실 다음과 같은 부수적인 입구와

출구가 있을 수 있다.

50


B ISO 5198：2003

51

－평형 판에서의 누설

－실내로의 분사

－실로부터의 추출

－실에서의 누설

그래서 유체 유동을 여러 요소 회로 i로 분류하는 것이 편리하다. 각각의 요소 회로 i는 하나의 입구

(첨자 e) 및 하나의 출구(첨자 s)를 갖고 있다. 따라서 서론에서 소개된 수정항 ∆Em은 다음의 방정식으로

나타낸다.

mE∆ =

−+

−+−∑ )(

2 es

2e

2s

es iiii

iii

zzgUUhhi

여기서 출구에서의 엔탈피 hs와 입구에서의 엔탈피 he의 차이는 압력 및 온도 측정으로부터 결정된다.

또는 표나 기본식에 의해, 또는 다음의 방정식에 의해 결정된다. )()( eseses θθ −+−=− pcppahh

그리고 여기서 ϕ i는 주출구 질량 유량 qm2에 포함된 회로의 질량 유량 qmi의 비이다.

i = 2m

mi

qq

이 계산은 평형판 또는 실에서의 유체와 펌프 축 사이에 모든 마찰을 고려해야 한다.

베어링에서의 손실에 상응하는 단위 질량당 에너지는 다음의 방정식에 의해 주어진다.

Ex = )( esh2

h θθ −pm

m cqq

여기에서 qmh：펌프 베어링에 공급되는 오일의 질량 유량이다.

cph：비열이다.

증기열 사이클의 급수 펌프의 경우에 유체 유동의 분해의 예는 그림 23 b)에서 보여 주고 있다. 수정

에너지 부분 ∆Em와 베어링에서의 손실 Ex는 범례에 나와 있다.

10.3.2 벽을 통한 주위와 열전달 여기서는 펌프된 물을 포함하고 있는 곳에서의 열전달만을 다룬다.

금속벽을 통과하는 열전달은 다음의 수정을 해야 한다.

mE∆ = )(1ae

2

θθ −′APqm

여기에서 P′：켈빈당 제곱 미터당 와트로 표현되는 교환된 동력이다. 경험상

P′는 10 Wㆍm－2ㆍK－1과 같이 고려된다.

qm2：물의 질량 유동률(kg/s)

A：교환 표면의 면적(m2 )

θa：둘러싼 공기의 온도(℃)

θe：펌프에서의 물의 온도(℃)

만약 상당한 물방울 떨어짐이 열교환의 증가를 가져오는 결과(실제로 항상 약 4배보다 작다.)는 공기와

물의 온도 그리고 관련 있는 공기의 습도로부터 계산되어야 하거나, 또는 차폐막을 이용해서 금속 표면을

충분히 절연함으로써 효과적으로 낮추어야 한다.

응축 영향에 대한 계산은 다음의 방정식으로 주어진 비율, 로 “건조한 상태”의 열교환에 대한 보정값

∆Em을 증가시킴으로써 충분히 정확하게 이루어질 수 있다.

∆h∆x / 490 211

−=

ϕ

ϕ

ψ

ψ


B ISO 5198：2003

여기에서 ∆h：공기 엔탈피 차이로 킬로그램당 킬로줄(kJ/kg)로 표현된다.

∆x：공기 중에서의 상대적인 물함량의 차이로, 킬로그램당 킬로그램

(kg/kg)으로 표현된다.

위에서 말한 차이는 펌프 주위의 습공기의 상태와 금속 표면 온도에서의 포화 공기의 상태 사이에서의

차이고, 습공기에 대한 표준 몰리에 선도로부터 얻어진 것이다.

저압 단면 1

고압 단면 2

유동 파이프

프로브

측정 용기 변동량：자유 표면

레벨의 길이

변동량：자유 표면 레벨

차

비 고 단위 질

52

2

단 또는 팽창 오리피스

량당 기계적 에너지 결정에 대한 하나 또는 다른 운전 절차는 10.4를 참조하라.

그림 21 측정 용기의 일반적인 약도


B ISO 5198：2003

그림 22 엔탈피(h)－엔트로피(s)－물에 대한 열역학적 선도

10.3.3 입구에서의 에너지 불안정성 입구측 도관(예를 들어, 열원 근처의 도관)으로의 물 또는 에너지 유

입은 피하는 것이 좋다. 더욱이 만약 같은 도관이 몇 개의 유닛을 공급한다면 시험하에 있지 않은 펌프의

작동점은 일정하게 유지되어야 한다.

하나의 시험 동안에 0.005 K/min 이하의 온도의 느리고 연속적인 변화는 용인될 수 있다. 그럼에도 불구

하고 다음의 방정식에 따른 Em에 대한 적절한 보정값을 적용해야 한다.

mE∆ = )(dd

21 tttt

cp +−θ

여기에서 cp：일정 압력에서의 평균 정압 비열(J/kg/K)

dθ /dt：온도의 구배(K/s)

t：기계의 입구 단면과 출구 단면 사이에서의 물의 통과 시간(s)

t1：측정 용기와 입구 단면 사이에서 배출되는 물의 통과 시간(s)

t2：측정 용기와 출구 단면 사이에서 배출되는 물의 통과 시간(s)

열동력 기관의 보일러 급수 펌프에서 관찰될 온도의 주기적인 변화는 0.05 K/min에 이른다. 이같은 경우

에 큰 측정 오차를 피하기 위해서는 약 1초의 시간 간격을 두고 측정이 이루어져야 한다.

53


B ISO 5198：2003

물

오일

물

오일

1 펌프 흡입

2 펌프 송출

3 실 내로 분사

4 평형 디스크에서 누설 및 실 HP로부터의 추출

5 실 BP로부터의 추출

6 실에서의 누설

7 베어링 오일 입구

8 베어링 오일 출구

수정 에너지항 및 베어링에서의 손실, 운동 에너지 및 위치 에너지의 변동은 무시한다.

∆Em = ϕ 14(h4－h1)＋ϕ15(h5－h1)＋ϕ 34(h4－h3)＋ϕ 35(h5－h3)＋ϕ 36(h6－h3) Ex = ϕ 78(h8－h7)

여기에서

ϕ ij = 2m

mij

qq

ϕ 36 = ϕ 36a＋ϕ 36b

그림 23 펌프에서 유체 흐름 분해의 예

(증기열 사이클의 보일러 급수 펌프의 경우)

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10.3.4 보정의 한계 10.3.2와 10.3.3에서 주어진 계산과 측정 절차로부터 얻은 보정이 Em와 관련해서

다음의 한계를 넘을 때는 언제나 측정은 타당하지 않은 것으로 고려해야 한다.

a) 측정 회로 내의 물과 입구 또는 출구에서 주위(10.3.2 참조)와의 사이에서의 열교환：1 %

b) 10.3.2와 10.3.3에서 규정된 보정의 합：1.5 %

10.4 단위 질량당 기계적 에너지의 측정에 대한 절차

10.4.1 일반 사항 단위 질량당 기계적 에너지를 결정하는 데 있어서 극복해야 할 주된 어려운 점은 펌프

의 양쪽에서의 평균 유체 온도의 정확산 결정에 있다.

그러나 단면 1과 2의 지름이 비슷할 때 절대 측정 오차는 측정 탐침이 동일한 디자인으로 되어 있고

비슷하게 설치되어 있는 한 온도 차이의 결정에 크게 영향을 주지 않는다는 것을 주목해야 한다.

한편으로 단면 1과 2의 지름이 매우 다를 때 속도 U1과 U2는 다르고, 차별 가열은 탐침을 한쪽으로 기

울어지게 할 것이다. 그래서 펌프의 총수두가 낮을 때 적어도 이 영향을 고려하기 위해 보정을 적용하는

것이 반드시 필요하다.

더욱이 난류 유동이 있는 도관에서의 유동은 유체의 평균 온도를 구하기 위해 측정 영역 내의 온도 형

상을 설립할 필요가 있다.

펌프의 입구와 출구 사이에서 온도 차이가 충분히 클 때 에너지 Em은 유동 속에 설치된 탐침을 이용한

직접적인 측정으로 산출된다. 이 경우에 압력 p11과 p21 그리고 10.1.2에서 Em의 정의를 위해 사용된 온도

θ11과 θ21은 간단히 p1, p2, θ 1 및 θ2로 대치된다.

요구되는 정확도를 가지고 유동 속에서 직접적인 측정을 수행하는 데 있어 어려움이 있는 경우는 압력

과 온도를 결정하기 위해 태핑이 있는 특별히 설계된 용기를 이용하는 간접적인 측정으로 에너지 Em을 구

한다(10.6.2 참조). 측정 단면이 압력에 영향을 받을 때는 전양정 탐침에 의해 일반적으로 0.1과 0.5 dm3/s

사이의 샘플 유체를 추출한다. 이와 같이 추출된 물은 절연된 파이프를 통해 측정 용기에까지 이른다. 이

는 10.3.2에서 서술한 절차에 따라서 추정된 외부와의 열교환이 10.3.4에 고정된 한계를 넘지 않는 보정

을 만들어 낸다는 것을 확인시켜 준다. 이 샘플 추출은 만약 추출점에 관해서 10.6.2.1에 주어진 권장 사

항이 다음과 같을 때 타당성이 있다.

U 2/2와 gz항은 조금은 덜 중요하고 이 값의 결정도 특별한 주의를 요하지 않는다. 높이 z11과 z21은 측정

용의 중간점의 높이라는 사실에 주목해야 한다. 압력값은 이들 높이값에 참고로 표현된다. U11와 U21은 용

기에서 비슷하게 측정된다.

Em을 정의하는 다른 항은 방법의 실험적인 변화 중에 10.4.2~10.4.5에서 서술된 작동 절차의 하나에

의해서 계산된다. 작동 절차의 선택은 기계 특성과 측정 장치의 질에 따라 좌우된다.

펌프의 입구에서는 선택된 작동 절차에 의존해서 측정 용기 내의 물의 압력을 대기압으로 낮추는 것이

유용할 것이다.

10.4.2 “팽창이 없는” 작동 절차 이 절차는 입ㆍ출구 사이의 온도 차이가 충분히 클 때 사용된다.

이것은 유동에 고정된 탐침에 의한 직접적인 측정을 하든지, 파이프와 용기 사이의 최소 팽창으로 물을

추출해서 공급되는 용기를 이용하는 간접적인 방법을 사용한다.

만약 엔탈피의 계산이 충분히 정확하지 않다면 10.1.2에서 주어진 Em에 대한 항은 다음과 같이 결정

된다.

a(p21－P11)：정밀 마노미터가 필요하다(10.6.1.2 참조). a의 값은 표 15(부속서 C)에 있다.

cp(θ21－θ11)：필수적인 정확도를 갖고 θ21－θ11을 측정해야 한다(10.6.1.1 참조). cp값은 표 17(부속서 C)에

있다.

이 절차에서 온도계가 매우 중요한 역할을 한다. 매우 민감해야 하고 신뢰도가 높아야 하며, 이전에 미

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리 눈금 측정이 이루어져야 한다. 이 절차가 채택될 때마다 하나의 시험점 또는 온도계의 눈금 측정 부분

에 있어서의 “부분적 팽창” 절차(10.4.3 참조)는 검사 목적으로 사용된다.

(θ21－θ11)와 (p21－p11)는 동시에 측정되어야 하고, 규칙적인 간격으로 측정되어야 한다.

펌프의 입구와 출구 사이의 온도 차이가 3℃와 같거나 그 이상일 땐 그 차이가 0.020℃ 안에 있도록 결

정되어야 한다. 그 차이가 1℃와 같거나 그 이하일 땐 적어도 0.005℃ 안에 있도록 결정되어야 한다.

10.4.3 “부분 팽창” 작동 절차 이 절차는 단지 펌프 입구에서의 압력이 측정 회로에서 대기압으로 팽창

된 물의 온도가 적어도 펌프의 출구에서의 물의 온도와 같다는 것을 충분히 보장할 수 있을 때 사용 가능

하다.

팽창 밸브는 입구 파이프와 대응하는 측정 용기 사이의 샘플링 회로 내에 위치한다. 밸브의 조정은 매

우 정교해야 하며, 부분 팽창에 의해 흡입구와 출구에 있는 측정 용기에서 온도가 일정하게 유지되도록

안정적이어야 한다. 그러므로 Em에 대한 표현에 있어서 cp(θ21－θ11)항은 0이 되어서 Em의 결정에 있어서는

반드시 정확한 마노미터를 갖고 측정한(p21－p11)의 값이 필수적이다(10.6.2.2 참조). 온도계는 매우 민감

해야 하고 높은 신뢰도를 가지고 있어야 한다(10.6.2.3 참조). 이것의 목적은 일정하게 온도를 측정하기

위함이다. 실제적으로 (p21－p11)과 (θ21－θ11) 사이의 연관성을 도식화시켜서 추정해 보는 것이 좋다. 때때

로 실험적으로는 p11은 변하지 않고 단지 p21만 측정된다.

계산에 사용된 압력값은 온도의 차이를 없게 하기 위해 도식적인 외삽법으로 얻어진 값이다.

10.4.4 “보조 팽창” 작동 절차 이 절차는 10.4.3에서 서술한 것과는 다르다. 그러나 대조적으로 펌프의

입구 압력이 불충분하더라도 이 절차를 사용할 수 있다.

온도 θ11과 θ21이 같은 것에 대응하는 압력 p11은 측정되지 않지만, 팽장된 물의 온도 변화가 기계를 지

나는 물의 온도 변화와 같다는 것과 같은 방식으로 출구측으로 추출된 물의 상대적인 팽창에 기초를 두

어서 계산된다.

10.4.5 “전체 팽창” 작동 절차 이 절차는 펌프의 입구 압력이 대기압과 같을 때 주로 사용된다.

팽창 밸브는 출구측 파이프와 측정용 용기 사이의 샘플링 회로에 위치한다. 밸브의 조절은 압력이 펌프

입구에서의 압력과 같을 때까지 물을 팽창시킬 수 있게 한다. 그래서 Em에 대한 식에서 a(p21－p11)항은 0

이 되며, Em의 결정은 (θ21－θ11)의 측정을 수반해야 한다.

이 작동 절차는 온도 측정이 압력 측정보다 더 어렵기 때문에 일반적으로 낮은 정확도를 보인다. 더욱

이 cp를 정확하게 구하기는 더 어렵다.

10.4.6 차압 온도계 보정에 대한 팽창 절차 2개의 온도계가 물이 도관으로부터 흘러 나온 후에 흘러

들어가는 확장 밸브에 의해 분리된 2개의 용기에 위치하게 된다. 확장 유닛의 전체 효율이 0이 됨으로써

단위 질량당 기계적 에너지 전달은 0이 된다. 따라서,

Em = 0)(2

)()( 2221

222

221

22212221 =−+−

+−+− zzgUUcppa p θθ

pczzgUUppa )(]2/)[()( 2221

222

2212221

2122−+−+−

=−θθ

또는

이와 같이 2개의 용기에서의 온도 차이를 알 수 있고, 10.4.2에서 언급된 작동 절차에서 사용하기 위해

온도계를 보정할 수 있을 것이다.

이 절차를 위해서 다음 사항이 필수적이다. 팽창이 점진적이고 안정적이어야 한다. 용기는 외부로부터

열적으로 완벽하게 절연되어야 한다. 물속의 편탁 물질은 0.1 g/dm3을 초과해서는 안 된다. 용해된 가스 함

량은 포화점 이하여야 한다. 만약 팽창자 운영이 만족스럽다면 보정은 온도계가 역전될 때 유지되어야

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한다.

10.5 단위 질량당 유체 에너지의 결정 단위 질량당 이 에너지는 10.1에 주어진 식에 의해 표현되고, U 2/2

와 gz 항의 분리 측정과 Vm (p2－p1) 또는 (h2S－h1)을 계산함으로써 결정된다.

10.6 측정 장치－사용에 대한 권장 사항

10.6.1 직접 측정

10.6.1.1 주요 온도의 측정

10.6.1.1.1 직접 유체에 잠긴 온도계 가능한 한 온도계는 유체 속에 직접 잠겨 있어야 한다. 온도계의

설계는 유체의 특성과 자칫하면 온도계의 파손을 가져올 수 있는 동적인 요구와 공명 현상을 고려해야 한

다. 온도계를 불규칙한 파이프로부터 멀리 떨어져서 설치해야 한다.

펌프 입구와 출구에서의 온도 분포를 결정해야만 하는 곳에서 같은 종류의 온도계가 쌍으로 이루어

져야 한다.

10.6.1.1.2 온도계의 포켓에 의해 보호받는 온도계 유체 압력이 일반적으로 높을 때 온도계의 탐침을 종

종 온도계의 포켓 속에 넣는다.

이 온도계의 포켓과 보스와 온도계의 외부 절연체는 온도 차이의 결정에서 생길 수 있는 오차를 제거

하기 위해서 동일한 쌍으로 이루어져야 한다.

점온도 측정을 위해서 만약 지지 스프링을 사용할 수 있다면 온도계와 포켓 바닥면 사이의 열접촉이

있는지를 주의 깊게 살펴야 한다.

정확한 측정을 위해서 열물성값이 좋은 액체(물, 기름, 실리콘 등)로 포켓을 채워야 한다.

10.6.1.1.3 온도를 측정하는 점의 개수－온도 분포 횡단면적 A에서 거의 일정한 밀도를 가지고 있는

유체의 평균 온도 θm은 다음의 방정식으로 주어진다.

∫∫=

AvAv

x

x

dd

m

θθ

여기에서 Vx는 단면 요소 dA에서의 국소 속도의 축방향 성분이다.

프랜틀수(3.1.13 참조)가 1에 가깝고 파이프의 중심과 벽면 사이에서의 온도 차이가 작을 때, 속도와 온

도의 분포는 최초 근사값에서 동일하다고 볼 수 있다.

이같은 조건하에서 θm의 값은 파이프축으로부터 잘 정의된 거리 r에 위치한 점들에서 얻어진 온도의

산술 평균으로 표현될 수 있다. 그래서 6 000보다 더 큰 레이놀즈수에 대하여 탐침의 개수가 1에서 5까지

변할 때 표 10은 탐침의 이상적인 위치를 나타낸다.

표 10 탐침의 이상적인 위치

탐침의 수량 반지름의 비로서 중심으로부터의 거리

r/R

1

2

3

4

5

0.72

0.46；0.86

0.37；0.67；0.91

0.34；0.57；0.75；0.93

0.27；0.47；0.70；0.80；0.94

속도 면적 대수선형 방법에 의한 유동 측정에 대하여 표 11에서 정의된 것처럼 약간의 다른 위치를 나

타내고 있다. 경험에 비추어 볼 때 두 가지의 방법으로 계산된 평균 온도 사이의 차이는 실질적으로 시험

결과에 영향을 주지 않는다는 것을 나타나고 있다.

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표 11 탐침의 위치(속도 면적 대수선형 방법)

탐침의 수량

반지름의 비로서 중심으로부터의 거리 r/R

2 3 4 5

0.42；0.81 0.36；0.73；0.94 0.31；0.63；0.77；0.96 0.28；0.57；0.69；0.85；0.96

10.6.1.1.4 온도계의 유형 만약 이들 온도계의 보정과 안정성이 온도 차이를 계산하는 데 꼭 필요한 정

확도를 보장한다면 민감하고 정확한 온도계를 열역학적 방법에 사용할 수 있다. 차동 온도계를 사용하는

것을 추천한다.

이 정확도와 민감성은 펌프의 총수두와 물의 온도에 따라 0.001~0.020℃ 사이어야 한다.

측정되는 온도의 평균값에 대해 ±5℃의 범위를 넘어 불안정한 상태가 되어서는 안 된다. 각각의 시험

전과 후에 이 특성을 검사해야 한다.

측정은 열전대, 서미스터(thermistor) 그리고 석영 온도계로 이루어지나, 저항 온도계가 대체로 사용된다.

만약 측정이 펌프에서 멀리 떨어져서 이루어진다면 저항 온도계는 4개의 선으로 된 형태이어야 한다.

이는 특정한 브리지 마운트에서 연결선의 저항을 줄이기 위함이다.

측정 브리지와 온도계에 선을 연결할 때 기전 접촉력을 최소화하기 위한 특별한 주의가 필요하다. 후

자의 경우에 전류 방향이 각각의 측정에 대해 역류될 수 있다면(가능하다면 자동적으로), a. c. 또는 d. c

브리지를 사용할 수 있다.

열전대는 직렬 설치를 함으로써 평균 온도의 측정에 적합하다. 그러나 이와 같은 설치는 에너지 영역의

불안정성을 측정하는 데는 사용할 수 없다.

빠른 속도로 데이터를 얻는 시스템은 쉽게 간과될 수 있는 유체 온도의 불안정성을 고려할 수 있게 한다.

10.6.1.1.5 온도계 보정 수천 번째의 섭씨로 나타나는 온도에 대한 보정의 정확성은 얻기 힘들다. 그러

나 일반적으로 한정된 범위 내에서의 비교에 의해 온도계 서로서로에 대해, 그리고 만약 가능하다면 쌍

으로 이룬 그룹에서 상대적인 보정을 시행하는 것은 충분히 가능하다.

보정 용액조 비교 대상 요소 및 측정 브리지 성능의 안정성과 동질성은 요구되는 측정 정확성에 상응

하는 것이어야 한다. 각각의 측정은 적어도 한 번은 반복되어야 한다.

10.6.1.2 압력 측정 사용되는 정밀 마노미터는 적어도 0.1 %의 정확도로 압력 측정이 가능해야 한다.

10.6.1.3 수정항을 추정하기 위한 예비 측정 예비 회로에서의 온도, 유량 또는 압력 측정은 이전의 측정

에서의 정확도만큼 높은 정확도를 필요로 하지는 않는다. 예를 들어, 보정된 열전대는 온도 측정에 사용될

수 있고 차압 장치, 터빈 계량기, 용적 탱크 등은 유량 측정에 사용될 수 있다.

10.6.2 간접 측정

10.6.2.1 주요 측정

10.6.2.1.1 표본 추출되는 물 회로 도관으로부터의 물을 표본 추출하는 것은 도관에 수직으로 고정된 표

본 추출용 탐침을 이용해서 수행되어야 하고 도관으로 배출되어야 한다. 이것은 그 끝단에 탐침의 내부 지

름과 똑같은 지름이 완벽하게 부드럽고 상류쪽으로 향한 오리피스를 가지고 있어야 한다. 도관의 내부 벽

면으로 이 오리피스까지의 거리는 적어도 0.05 m가 되어야 하며, 가능하다면 0.28 R이 되어야 한다(10.6.1.1.3

참조).

적어도 2개의 표본 추출점이 있어야 하고, 1 m까지는 다른 방해물로부터 멀리 있어야 하고, 더 큰 도관

일 경우 더 멀리 떨어져야 한다. 여러 개의 탐침의 깊이는 다양하다. 평균 표본 추출은 역시 여러 점에서

얻은 혼합 표본 추출에 의해 이루어진다.

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탐침은 진동과 파열을 피할 수 있도록 설계되어야 한다. 그리고 오리피스가 정확한 방향으로 위치했는

지와 동일한 것인지를 표시해야 한다.

표본 추출되는 구멍 근처에 있는 탐침의 외부 지름은 15에서 40 mm의 범위 내에서 선택될 수 있다. 내

부 지름은 적어도 8 mm가 되어야 한다. 충분한 기계적 강성을 갖고 있는지를 알아보기 위해서 외부 지

름을 유동에 영향을 주지 않는 한도 내에서 벽면쪽으로 점점 증가시켜야 한다.

비 고 측정 용기는 물의 운동 에너지가 압력 에너지로 전환되게 설계되어야 한다. 그리고 유

동이 온도계 포켓 주위를 통과하기 전에 잘 혼합되어야 한다. 부분적인 구조 배치는

가능한 한 이 포켓의 벽면 또는 연결된 선에 의한 열전달이 없게 해야할 필요가 있다.

예를 들면, 용기가 절연된 상태에서 선이 벽면과 연결되어야 한다.

확장 오리피스는 유동의 높은 안정성을 보장해야 한다. 그리고 조절이 가능할 땐 배출에 있어 안정된

점진적 변화를 보장해야 한다.

표본 추출하는 회로의 모든 활동 요소(관, 확장기, 용기)는 표본 추출하는 유동의 전체 엔탈피가 일정 유

지되게 하기 위해 잘 절연되어야 한다. 열적 절연에 있어 불완전성은 다음의 절차에 따라 고려해야 한다.

a) 전체 엔탈피의 값 ∆hcz이 표본 추출 유량의 역수에 선형적으로 변하도록 최초 근사로써 외부와의 열

교환율은 일정하다라고 가정한다.

b) 이 ∆hcz 값은 적어도 3개의 표본 추출 유량에서 측정되어야 한다.

c) 유량의 역수의 함수로서 보간법에 의해 표시된 ∆hcz의 그래프에서 열전달에 필요한 보정값 ∆Em를 구할

수 있다(그림 24 참조).

수정

Em의 정확한 값

q는 모든 효율 시험점에 공통인 샘플링 유동이다.

비 고 그림은 주위로부터 회로로의 열전달의 경우를 그린 것이다. 반대의 경우에는 직선의 경사가 반

대이어야 한다.

그림 24 샘플링 회로에서 열전달을 허용하기 위한 수정 ∆Em의 도식적인 결정의 예

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이 검사는 효율 곡선의 모든 점에서 이루어져야 한다. 그러나 만약 보정값이 Em의 0.2 % 미만일 때는 이

들 예비 측정이 이루어지는 측정점의 개수를 상호 합의에 의해 줄여야 한다.

탐침은 파열의 가능성이 항상 있으나 눈으로 확인이 어려운 경우에는 다음의 방법으로 검사되는 것이

좋다. 전체 압력 태핑으로 탐침을 사용해서(태핑 구멍이 가장 가까운 벽으로부터 파이프 지름의 약 1/7 정

도의 거리에 위치해 있고 표본 추출 유동이 없을 때) 용기에서 측정된 전체 압력은 벽면에서 측정된 정압

과 파이프에서 측정된 동압 (U2/2)과의 합과 비교되어야 한다. 특정한 차이를 보이는 것은 비정상으로 보

아야 한다.

10.6.2.1.2 압력 측정 사용되는 마노미터는 약 0.1 %의 정확도로 압력을 바로 읽을 수 있어야 한다. 마노

미터의 시스템적 오차의 영향을 최소화하기 위해서 Em과 Eh를 측정하는 데 있어서 같은 마노미터를 사용

하는 것이 바람직하다.

10.6.2.1.3 온도차의 측정 사용되는 온도계는 측정점 사이의 온도차를 바로 나타내야 한다. 적어도 0.001℃의

민감성과 정확도가 있어야 한다.

10.6.2.2 예비 측정 약 5 % 정도의 표본 추출 유동을 검사할 장치가 필요하다.

배출되는 물의 온도는 적어도 ±0.05℃ 정확성의 온도계에 의해서 연속적으로 상태가 체크되어야 한다.

기록계의 사용을 추천한다.

10.7 측정의 정확성

10.7.1 랜덤 오차와 시스템 오차 효율 계산하는 데 있어 각각의 값의 결정에 발생하는 오차는 랜덤 구성

요소, 95 %의 신뢰도에서 산출될 수 있는 불확실성, 최대값을 추정할 수 있는 시스템 구성 요소 등을 포함

하고 있다. 그럼에도 불구하고 이들 오차를 오차의 최대 측정 범위의 반이 되는 불확실성으로 시스템

오차와 결합해서 마치 모두 랜덤 오차인 것처럼 다룰 수 있다. 더 세부적인 사항은 ISO 5168을 참조하라.

10.7.2 효율에서 불확실성의 일반적 표현 효율에서의 상대적인 불확실성, δη/η은 10.1.5에 주어진 효율

식의 분자와 분모에 상대적인 불확실성의 평균 제곱근으로 얻어진다. 이 식에서 Ex의 오차를 무시하면 다

음과 같다.

2/12

m

m

2

h

h

+

=

EE

EE δδ

ηδη

단위 질량당 수력과 기계 에너지 그 값들 자신에 대한 상대적인 불확실성은 몇 가지 원인에 의해 발생

한다.

－Eh와 Em를 포함한 주요 값들의 결정

－Em의 계산에서 2차 현상에 대해 허용하는 수정의 결정

이들 오차의 분석, 전파 및 평가에 대해 좀 더 정보를 원하면 부속서 C를 참조하라.

참고로 만족스런 실험 조건하에서 경험이 많은 스태프에 의해 수행된 효율 측정에 있어서의 불확실성

은 만약 펌프의 전양정이 100 m를 넘으면 0.5~1 % 사이의 값을 갖게 된다. 만약 표 7에서 주어진 불확실

성이 채택된다면 이 한계는 더 낮아질 것이다.

11. 캐비테이션 시험

11.1 일반 사항

11.1.1 협정이 (NPSH)를 규정할 때 시험은 펌프에 필요 (NPSH)가 규정된 (NPSH)보다 낮거나 같다는 것을

증명하기 위해 시행된다.

이 규격에서 규정된 캐비테이션 시험의 목적이 주로 특정한 성능 보장의 증명이지만, 같은 원칙과 방

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B ISO 5198：2003

법을 연구 시험에 적용하는 것이 바람직하다.

11.1.2 캐비테이션 시험은 거의 모든 경우에 있어서 깨끗한 냉수로 시행될 것이다. 물에 대한 캐비테이션

시험은 깨끗한 냉수 이외에는 다른 액체의 펌프 작용에 대해 정확히 예측할 수 없다.

다음의 방법은 증기압이 단일값인 액체에 대한 것이다. 증기압이 시험 온도에서 단일값으로 정의되지

못하는 탄화수소와 혼합된 다른 액체는 제외된다.

캐비테이션은 몇 가지 방향에서 펌프의 작용에 영향을 줄 수 있다. 소음, 진동, 재료의 손상 및 양정의

변화, 유량, 효율 등의 변화로 정의되는 것처럼 성능의 변화를 일으킨다.

펌프가 펌프의 보증 기간에 캐비테이션 부식이 없다는 것을 보증하기 위해 캐비테이션 시험을 시행하

는 경우는 없다.

진동과 소음과 같은 펌프의 수력 성능에 관련이 없는 측정은 이 규격에서 다뤄지지 않는다.

캐비테이션 성능의 평가는 주어진 유량이나 유량의 하강에 근간을 둔 양정의 하강 또는 효율의 저하

또는 주어진 전양정에 근간을 둔 효율로 이루어진다.

캐비테이션 시각화와 연구가 쉽고 아직은 일반적으로 사용되지는 않는 음압 측정과 같은 다른 방법들에

대해서는 부속서 D에서 서술하고 있다.

11.1.3 캐비테이션 시험의 다른 방식

11.1.3.1 규정된 시방과 (NPSH)에서 펌프의 수력 성능은 캐비테이션에 의해 영향받지 않는다는 것을 보

여 주기 위해 검사는 시행되어야 한다.

더 높은 (NPSH)에서의 시험이 같은 유량에서 같은 전양정과 효율을 나타낸다면 펌프는 필요 조건을 충

족시킨다.

11.1.3.2 다른 경우에 캐비테이션 성능은 측정 가능한 효과가 나타날 때까지 (NPSH)를 줄임으로써 좀 더

완벽하게 조사된다. 펌프의 요구 조건을 점검하거나 연구 실험으로서 이 유형의 시험을 실행할 수 있다.

이같은 시험으로부터 규정된 (NPSH)로부터 다양한 이탈에서의 펌프의 가동이 판단될 수 있다. 예를 들

어, 다음의 캐비테이션 한계는 (NPSH)의 상응하는 값에 의해 특성화할 수 있다.

a) 성능 변화의 시작, (NPSH)d

b) 전체 양정의 (2 + ) % 감소, (NPSH)c K 2

c) 전체 양정의 x % 감소, (NPSH)H

d) 효율의 x % 감소, (NPSH)η

e) 완전히 발달된 캐비테이션에 의한 유량의 방해, (NPSH)f

다른 합의가 없어 이 기초에 대한 비교가 무효라는 것을 보여 주지 못한다면 전체 양정은 (2＋ ) % 하강

할 것이다. 다단 펌프의 경우에 첫째 단에 의해 발생된 양정만이 실제로 측정되든가 평가되는가를 고려해

야 한다.

K2

11.2 시험 설비

11.2.1 일반적인 시험 조건

11.2.1.1 회로의 일반적인 특성 펌프에서 캐비테이션 현상이 나타날 때 회로에 있어서 설비의 안정성이

나 만족스런 운전 또는 펌프 성능의 측정에 영향을 주는 지역이 있어서는 안 된다.

펌프에서의 캐비테이션에 의해 나오는 캐비테이션이나 가스는 계기, 특히 유량 측정 장치 같은 설비의

기능적인 면에 영향을 주어서는 안 된다.

캐비테이션 시험 장비에서 측정 조건은 이것이 효율 곡선의 결정에 사용된 장비와 같은 것이거나 아니

거나 이 규격에서 규정된 조건과 부합해야 한다.

11.2.2에서 서술된 설비의 형태는 결과에 영향을 주는 이들 항목 중에 캐비테이션을 피하기 위해 입구

61


B ISO 5198：2003

와 출구측에서 특별한 유량 제어 밸브를 필요로 한다.

유량 제어 밸브를 통과한 유동에서의 캐비테이션은 직렬로 연결된 2개나 그 이상의 장치를 사용하거나

또는 밀폐된 용기나 제어 밸브와 펌프 입구 사이에 삽입되어 있는 큰 지름의 탱크로 직접 배출하기 위한

유량 제어 밸브를 배열함으로써 때때로 예방할 수 있다.

특히 (NPSH)가 낮을 때 이와 같은 용기로부터 공기 추출 방법과 격벽은 필요할 것이다.

유량 제어 밸브가 부분적으로 닫혀져 있을 땐 파이프는 입구 압력 태핑의 위치에 액체로 가득차 있어

야 한다.

11.2.1.2 가시 조건 사용되는 회로 형태가 무엇이든지 간에 가능한 곳에서는 기포 같은 물질들이 펌프로

들어가는 것과 관련된 물의 상태, 펌프의 입구측과 출구측, 그리고 유동 측정 장치의 상류에서의 청결도를

가시적으로 관찰해서 규정을 정하는 것이 바람직하다.

11.2.1.3 시험 액체의 조건 액체는 깨끗하고 청결해야 하며, 고체 물질을 함유하고 있어서는 안 된다(표

4 참조).

시험 장치에서 사용되는 액체의 용해된 가스를 포함하는 전체 가스 함유량은 시험에 대하여 알아야

한다. 이것은 펌프에 가까운 입구에서 구해야 한다. 밀폐 회로에서의 현존하는 경험들은 만약 온도와 압력

의 표준 상태에서 전체 공기 함유량이 체적비로 2/1000보다 작지 않고 펌프가 실질적으로 일반적인 산업

용수로 작동한다면, 물에서 캐비테이션 실험시 공기 함유량의 영향을 무시할 수 있다는 것을 나타낸다.

역으로 펌프의 특정 부분에서 가스가 없어지는 것을 피하기 위해서는 회로의 액체는 과포화 상태가 되

어서는 안 된다.

만약 펌프가 실제로 탈기된 액체에 사용되는 것이라면 캐비테이션 시험에 사용된 액체의 탈기는 필요

하다.

시험 설비에 의해 허용되는 다른 가스 함유량 조건하에서 같은 시험의 반복에 의해 가스 함유량의 영향

을 조사하는 것은 가능하다

개방 또는 밀폐 회로에서 가스 제거 현상을 피하기 위해서는 일반적 압력 레벨을 높일 필요가 있다.

(11.2.1.1 참조).

11.2.1.4 유동 조건 이 규격에서 규정된 일반적 유동 조건이, 특히 펌프의 입구에서 적합해야 한다.

11.2.2 설치 형태 다음의 설치 형태가 사용될 수 있다.

11.2.2.1 온도 측정에서의 오차가 ±0.10 m 또는 측정된 (NPSH)의 ±2 % 중 큰 쪽보다 작은 증기압과 같

은 값의 액체 헤드를 결정하는 데 있어서의 오차를 만들어내는 곳에서의 액체에 대해서는 그림 25에서 나

타낸 설치 방법이 적절하다.

11.2.2.1.1 펌프는 그림 25 a)에 나타낸 것처럼 밀폐 배관 회로 안에 설치되어 있다. 여기서 압력 레벨 또

는 온도 변화에 의한 증기압에 캐비테이션이 일어날 때까지 펌프 양정 또는 유량의 변화없이 변할 수

있다.

회로 안의 액체를 냉각 또는 가열하기 위한 배치는 요구되는 온도를 유지하기 위해 필요할 수 있고, 가

스 분리 탱크 또한 필요할 것이다.

액체 재순환 회로는 시험 탱크에서 수용하기 어려운 온도차를 피하기 위해 필요하다.

탱크는 충분한 크기를 가진 것이어야 하고, 펌프 입구 유동에서 가스의 동반을 막을 수 있도록 설계되

어야 한다. 부가적으로 평균 속도가 0.25 m/s를 초과한다면 스틸링 스크린이 탱크 내에 필요할 수 있다..

11.2.2.1.2 액체의 자유 표면 레벨을 조정할 수 있도록 섬프로부터 방해물이 없는 흡입 파이프를 통해

액체를 펌프로 배출한다[그림 25(b) 참조].

11.2.2.1.3 펌프로 들어가는 액체의 압력은 가장 낮은 실제 레벨에서 입구 파이프에 설치된 유량 조절

62


B ISO 5198：2003

밸브를 이용해서 조절할 수 있다.

11.2.2.2 온도 측정에 있어서의 오차가 11.2.2.1에서 규정된 것보다 큰 액체에 대하여 11.3.2.4에서 언

급된 직접 측정에 의한 (NPSH)의 결정은 합의에 의해 시행되어야 한다.

11.3 펌프에 요구되는 (NPSH)의 결정

11.3.1 (NPSH)를 변경하는 방법 11.1.3에서 규정된 시험은 그림 27에 나타낸 여러 방법들 중 하나에 따

라 그림 25와 그림 26에 나와 있는 설비로 시행할 수 있다.

시험하는 동안 2개의 조절 매개 변수를 바꾸면서 유량을 일정하게 유지하는 것은 가능하다. 그러나 이

것은 일반적으로 더 어렵다.

11.3.2 측정 방법

11.3.2.1 펌프 양정, 유량, 그리고 회전 속도의 측정 양정, 출구측 유량 그리고 회전 속도 측정에 관해서

7.~9.에서 언급된 추천된 방법을 다른 방법으로 합의가 이루어지지 않는다면 캐비테이션 시험을 하는

동안에 적용해야 한다. 11.2.2.2와 관련된 시험에서는 마노미터를 사용해서 (NPSH)를 직접 측정해야 한다.

유동 측정에 있어서 캐비테이션이 유량계의 정확도에 영향을 주지 않는다는 것을 보장하기 위해 특별

한 주의를 요한다. 연결 부위와 글랜드를 통한 공기 유입은 없어야 한다.

11.3.2.2 가스 함유량 측정 모든 정밀 등급 캐비테이션 시험에 필요한 가스 함유량 측정은 포화수에

적용될 때 ±10 % 미만의 측정 오차가 나오게 하는 측정 방법으로 시행되어야 한다.

a) 윙클러 방법은 요도 측정법에 의해 물에 용해된 산소 함유량의 결정을 가능하게 한다. 이것은 상당한

정확성을 가지고 있으나, 유지가 어려운 적정된 용액이 필요하고 시료의 재공기 노출 없이 샘플링을 요

구한다 이것은 단지 계산에 의해 용해된 공기 함유량의 값만을 산출한다.

b) 물리적 분리나 Van Slyke 방법은 절연된 기둥 안 진공하에서 샘플을 조금씩 떨어뜨림으로써 용해된 형

태인지 또는 흡수된 형태이든 포함된 공기의 양을 추출하는 데 장점을 갖고 있다. 이 방법은 상대적으

로 신속한 방법이나, 작은 체적의 샘플에서 작업을 해야 한다.

c) 가스 함유량 기록계(열동력계에서 사용되는 것처럼)는 전체 가스 함유량을 연속적으로 기록하는 것을

가능하게 하지만, 물이 대체로 포화되어 있는 실험에서 사용되어지는 범주에만 이용되어야 한다. 반면

에 열동력계에서는 거의 가스가 없는 상태이다.

비 고 위에서 언급된 방법은 산업적인 운영에 적용하기는 어렵다.

11.3.2.3 온도 측정 11.2.2.1에서 서술된 설치에서 펌프로 들어가는 시험 액체의 증기압은 11.3.2.5와

비교해서 충분한 정확도로 측정되어야 한다. 증기압이 표준 데이터와 펌프로 들어가는 액체의 온도 측정

으로부터 얻어질 때, 온도 측정에 필요한 정확도는 증명된 것이어야 한다.

온도를 측정하는 탐침의 작동 요소는 입구 파이프의 벽면으로부터 입구 파이프 지름의 1/8보다 작아서

는 안 된다. 입구측 유동에서 온도 측정 요소의 잠금이 계기 생산자에 의해 요구되는 것보다 작다면 그것

의 잠금 깊이에서 보정이 필요하다.

펌프 입구 파이프에 삽입되어 있는 온도 측정 탐침이 입구 압력 측정에 영향을 주지 않게 주의를 요한

다.

11.3.2.4 직접적인 측정에 의한 (NPSH)의 결정 2차 회로에서 액체를 탱크에 흘러 들어가게 함으로써 증

기압 상태에서 자유 표면을 유지하는 밀페 회로에 펌프를 설치한다(그림 26 참조). 그래서 (NPSH)는 캐비

테이션이 일어나는 곳에 고정된 액주계로부터 직접 측정된다. 만약 입구 파이프 헤드 손실이 0.05 m 이하

라면 이 헤드 손실은 측정되는 (NPSH)에 무시할 수 있는 영향으로 고려할 수 있을 것이다.

액체를 캐비테이션이 일어나는 곳에서 분리된 저장 탱크로 흘려 보냄으로써 (NPSH)의 변화를 조절할 수

있다. 그러나 이같은 액체가 주요 순환으로 되돌아 올 때는 주의를 요하고, 자유 표면에서 실제 증기압 상

63


B ISO 5198：2003

태가 이루어지도록 충분한 혼합이 일어나게 한다.

11.3.2.5 (NPSH) 결정에 있어서의 오차 한계 위의 방법으로 결정된 (NPSH) 측정에 있어서의 최대 오차

한계는 측정된 (NPSH)의 ±3 % 또는 ±0.15 m의 둘 중 큰 값이다.

주위 압력에서 포화 온도 이상의 유체 온도를 가지고 하는 (NPSH) 시험에서는 정확한 오차 계산이 이루

어져야 하고, 얻어진 불확실성 측정의 용인성에 대해 생산자와 구매자 사이에 의견 합의가 있어야 한다.

64


B ISO 5198：2003

진공 또는 압력 제어로

액화 포화 탄산가스 제거를위한 스프레이 노즐

캐비테이션 보틀

스틸링 스크린

유량계

유량 제어 밸브

가스 함유량의 측정점냉각 또는 가열 코일

펌

비 고 코일에 의한 냉각은 액체 자유 표면 위로

a) 압력 또는 온도 제어에 의

유량계, 유량 제어 밸브가스 함유량 점의 측정으

조절할 수 있는 액체 레벨

펌

b) 입구에서 액체 레벨의 제어에 의한

(NPSH)의 변동

비 고 도면은 원리를 나타내나 완전한 기술적 상세

그림 25


실험하는 동안 열리는 차단 밸브

냉각수 분사 및 가열된 물의 추출에 의해 대

한 밀폐 루프에서의(NPSH)의 변동

유량계 및 가스 함유량 점의 측정으로 펌프

및로

c) 입구에서 유량 제어 밸브

(NPSH)의 변동

는 나타내지 않는다.

캐비테이션 시험


프

체할 수 있다.

프

에 의한

65

B ISO 5198：2003

플래시 탱크도

(NPS

H) 플러스

입구

파이프

헤드

손실

유량계 유량 제어 밸브

냉각 또는 가열 코일

스틸링 스크린 펌프

시험하는 동안 열리는 격리 밸브저장 탱크로부터 (필요하다면)

캐비테이션 보틀 순환 펌프(필요하다면)

a) 캐비테이션 탱크내의 레벨 게이지에 대한 측정 방법

플래시 탱크도


순환 펌프 (필요하다면)

시험하는 동안 열리는 차단 밸브 마노미터 또는 차압 게이지에

의한 (NPSH) 직접 측정 저장 탱크로부터 (필요하다면)

법

비 고 마노미터 게이지

66

2010-10-11,

b) 마노미터 게이지에 의한 측정 방

에 의한 측정 방법

그림 26 캐비테이션 시험－직접 측정 방법

[온도 측정으로부터 (NPSH)의 사정 없음.]

그린에너텍에 라이센스를 부여하며 불법 복사 및 무단 배포를 금합니다.

설치 형태 개방 펌프 개방 펌프 개방 펌프 개방 펌프 개방 펌프 밀폐

독립된 변

동

입구 유량

제어 밸브

출구 유량

제어 밸브

수 위 입구 유량

제어 밸브

수 위 용기

력

상 수 출구 유량

제어 밸브

입구 유량 제어 밸브 입구 및 출구


유 량 유 량 유

제어에

풍속되는

변동량

헤드, 유량

(NPSH), 수위

헤드, 유량

(NPSH), 수위

헤드, 유량

(NPSH)

출구 유량

제어 밸브(일

정한 유량에

대한) 헤드

(NPSH)

(NPSH),

헤드, 출구 유

량 제어 밸브

열, (NP

출구 유

어 밸브

가 떨어

시작할

일정한

에 대하

헤드 특성

곡선

(NPSH)

특성 곡선

그림 27 ∆H/H = %2

2

+

K에 대한 필요되는 (NPSH) 결정 방법

67

2010-10-11,그린에너텍에라이센스를부여하며불법복사및무단배포를금합니다.

ICS

루프 밀폐 루프 밀폐 루프 밀폐 펌프

또는 루프

내 압

온도(증기

압)

압력 기준 온도(증기압)

량 유 량 입구 및 출구 유량 제어

밸브

SH),

량 제

(헤드

지기

때,

유량

여)

(NPSH),

헤드, 출구

유량 제어 밸

브(헤드가 떨

어지기 시작

할 때 일정한

유량에 대하

여)

헤드, 유량(NPSH)

(캐비테이션 개시 이후)

B ISO

5198：2003

B ISO 5198：2003

부속서 A 불확실성의 추정과 분석

A.1 일반 사항 어떤 측정(예를 들어 펌프의 효율)에서의 불확실성의 정도는 사용되고 있는 장치와 시험

설비에서 오차의 원인과 이유, 그리고 측정되고 있는 현상의 변화와 변동에 대한 특별한 조사에 의해

서만 적절하게 찾아질 수 있다. 모든 채택된 시험에 대해 이 종류의 철저한 조사는 일반적으로 실행 불

가능하다. 그리고 측정 신뢰도 평가는 이용 가능한 증거와 시행된 분석의 양에 따라 정확도가 더 낮아질

수도 있고 높아질 수도 있다. 측정된 값이 정해진 양 이상으로 실제값과 구분되는 것이 어렵다는 결론을

내릴 수 있어야 한다.

시스템적 오차와 랜덤 시험적 오차 또는 불확실성 모두가 고려되어야 하고, 시험 도중 일어날 수 있는

불안정 현상의 관찰은 정확하게 반복할 필요가 없다는 사실을 잊어서는 안 된다. 이런 이유로 정밀 등급

정확성은 가장 높은 장비의 표준과 보정이 있다 하더라도 시험에 앞서 보장될 수 없다. 펌프 및/또는

펌프의 설비로부터 일어나는 결과의 비반복성은 산재된 점들을 통해 그린 평균선으로 특성을 나타내는

것을 불가능하거나 의미가 없다.

이 경우에 계약 당사자간에 배치에 대해 합의를 이루어야 한다(시험 조건의 개선, 방법의 개선 등).

A.2 오차의 분석 이 규격은 일련의 안정된 시험 조건에서 기본 양들, 펌프 양정, 배출, 토크 그리고 축

속도(또는 입력 동력)와 주로 관련되어 있다.

안정 시험 조건의 개념은 시험 중에 이들 값이 실질적으로 회로 저항 또는 속도가 임의로 바뀔 때까지

는 일정하게 유지되어 있다는 것을 함축하고 있다. 펌프의 특성, 펌프 양정, 입력, 그리고 효율을 얻는 것

은 많은 수의 다른 시험 조건에서 얻어진 결과들을 이용함으로써 유량에 반해서 이루어진다. 불확실성은

각각의 이들 조건마다 다르고, 수치 읽는 것의 반복된 셋은 불확실성을 계산하는 데 중요하게 고려되거나

단일 측정점이 다른 조건으로 설정된 측정점의 경향과 다르게 나타나는 이들 점들에 적용될 것이다.

이것은 펌프 시험의 일반적 형태이다. 그리고 이 부속서는 특정 환경에서 조사되는 각각의 시험 조건의

결과에 대한 불확실성을 계산하는 데 사용되는 방법들을 다룬다.

A.3 랜덤 오차와 관련된 불확실성의 추정 평균값에 대한 같은 양들의 반복된 측정의 분포가 실제적으로

랜덤 절차에서 일어나면, 그 후에 충분하게 많은 갯수가 일반적 오차 또는 가우스(Gaussian) 분포 오차로

알려진 형태로 분류되는 경향이 있을 것이다. 다른 형식도 가능하다. 그러나 비교할 만한 증거들이 없는

경우는 일반 분포를 가진 랜덤 편차가 있는 것으로 가정한다.

만약 오차의 일반 분포가 발생되는 곳에서 n개의 같은 양에 대한 반복된 측정 xi(i=1, 2, 3 ..., n)을 고려할

때 산술 평균, x는 다음의 방정식으로 주어진다.

x = ∑=

n

iix

n 1

1 ·················································································································· (1)

그리고 이들 측정의 표준 편차 s는 다음과 같다.

s = ∑=

−−

n

ii xx

n 1

2)(1

1 ································································································ (2)

n이 증가함에 따라 x는 정밀도의 기본적인 한계 안에서 시험 장비의 눈금을 읽은 실제 평균값에 가까이

가는 경향을 보인다. 예들 들어, 만약 1단위 눈금을 가진 게이지에서 50단위의 압력이 측정되었다면 실제

평균값은 약 ±0.5 단위 안에서 추정될 수 있다. 그러나 더 높은 정밀도의 시험 장비가 사용되어야만 하는

68


B ISO 5198：2003

±0.05 단위 안에 있다고는 말할 수 없다.

만약 n이 충분히 큰 수이고, 분산이 평이하게 산재해 있다면 읽은값의 특정 퍼센트가 특정한 한계 안

에서 평균값에 근사하게 분류될 필요가 있을 때, 이들 한계는 방정식 (2)에 의해 주어진 표준 편차 s와

관련이 있다는 사실을 알 수 있다. 예를 들어, 신뢰도가 95 %라면 측정 하나가 이들 한계에 놓이는 확률

은 1/19이다.

만약 신뢰도가 99 %라면 눈금을 읽는 것의 99 %가 이들 한계 안에 있어야 하기 때문에 이들 한계는 좀

더 넓어진다.

실제적인 펌프 시험에서는 95 %의 신뢰도는 충분한 불확실성을 제공함으로써 일반적으로 받아들여지고

이 규격 전반에 걸쳐 사용된다. 같은 양에 대해 연속적으로 측정된 몇 안되는 값들의 산술적 평균은 일반

적으로 연속적으로 읽어진 많은 값들의 산술 평균보다 실제 평균값에 대해 훨씬 큰 값을 가질 것이다.

30 이하의 n의 경우에 일반 분포에 대한 가정은 설득력이 없다. 그러나 적은(또는 정확한) 샘플링 이론

을 적용할 수 있다. 학생들의 t 분포는 선택된 한계 nts /± 사이에 있을 n개의 읽기 평균값의 확률을 나

타낸다. 여기서 t는 95 %의 신뢰도에 대한 표 12에 주어진 것처럼 n의 함수이다.

표 12 학생들의 t 분포의 값

n t n t

3

4

5

6

7

8

9

10

11

4.30

3.18

2.78

2.57

2.45

2.36

2.31

2.26

2.23

12

13

14

15

16

17

18

19

20

2.20

2.18

2.16

2.14

2.13

2.12

2.11

2.10

2.09

그러므로 그 평균값에 대하여 경험적 결과의 산포에 기인하는 95 %의 신뢰도에서의 불확실성 결정 절차

는 다음에 따른다.

a) 읽기의 평균값 x를 식 (1)을 사용하여 결정하라.

b) 표준 편차 s를 식 (2)를 사용하여 구해진 평균값 x로부터 계산하라.

c) s 값에 nt / 의 적절한 평균값을 곱하라.

이렇게 얻은 값은 동일한 조건하에서 구해진 평균값이 사용된 계측기에 지시된 진실한 평균값에 대해서

95 % 한계 내에 있기를 기대할 수 있다는 것을 나타낸다.

랜덤 불확실성 nts / 은 er로 표시한다.

그러므로 안정적인 실험 조건을 위한 랜덤 오차를 검사하기 위해서 각각의 양에 대한 여러 개의(적어도

3개) 눈금 읽기가 이 조건에서 시행되어야 한다.

이 읽기는 동시에 시행해야 하며, 즉 다시 말하면 수두, 유동, 토크와 속도 등을 읽는 것은 연속적으로

시행되어야 한다. 하나 또는 그 이상의 읽혀진 값들이 기계적으로 또는 전기적으로 측정 주기에 걸쳐 평

균 횟수를 가진다면 다른 기록값들도 같은 주기로 측정되어야 한다.

되풀이하는 눈금 읽기 횟수을 제한하기 위해서는 사전에 합의가 이루어져야 한다.

합의된 랜덤 오차의 공차가 ±ε이라면, 그리고 허용할 수 있는 표준 편차를 다음 조건을 적용함으로써

69


B ISO 5198：2003

다른 종류의 시험점에 대하여 표현할 수 있다.

nts < ε

이것은

s < tnε

의/ tn 값은 표 13에서 주어져 있다.

표 13 √n/t 의 값

n tn / n tn /

3

4

5

6

7

8

9

10

11

0.403

0.629

0.804

0.953

1.080

1.198

1.299

1.399

1.487

12

13

14

15

16

17

18

19

20

1.575

1.653

1.732

1.810

1.878

1.945

2.011

2.076

2.140

하나의 기록이 세트에 남아 있는 것보다 평균에서 훨씬 넓게 벗어날 가능성은 존재한다. 이 읽은값을 xr

로 가정하라. 그것이 채택될지 안 될지를 결정하는 데 다음 시험을 사용해야 한다.

a) 의심되는 기록들을 포함한 전체 세트에 대하여 평균값 x 및 표준 편차 s를 추정하라.

b) 표준 편차 s와 평균값 x로부터 의심가는 수치의 편차 사이에서 비율 R=( xr－x )/s를 계산하라(다시 말하

면 의심되는 기록이 평균과 다른 것에 의한 표준 편차의 개수를 계산하라.).

만약 이 비율(표준 편차의 개수)이 표 14에서 주어진 값을 초과한다면 의심되는 기록은 받아들이지 않

아야 한다.

그 기록을 쓸 수 없다면 n은 1만큼 줄어들고, s와 x를 다시 계산해야 한다. 그러나 n의 최종값은 3보다

작아서는 안 된다.

표 14 비율 R의 최대 허용값

(표준 변차의 개수)

n R n R

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1.15

1.48

1.71

1.89

2.02

2.13

2.21

2.29

2.36

12

13

14

15

16

17

18

19

20

2.41

2.46

2.51

2.55

2.59

2.62

2.65

2.68

2.71

70


B ISO 5198：2003

가능하다면 랜덤 오류가 여기서 언급한 것처럼 많은 시험 조건에서 하나의 읽혀진 세트로부터 얻은 평

균선 부근의 산란으로부터 랜덤 오류를 추론하려고 하는 것보다는 하나 이상으로 선택된 안정적인 시험

조건에서 반복된 눈금 읽기로부터 추정하는 것이 바람직하다. A.6은 커브 피팅에 대한 절차에 관한 일

반적인 지침서가 된다.

A.4 시스템적 오류와 관련된 불확실성의 측정 모든 알려진 보정값은 관찰자의 오류 없이 완벽하게 안정

된 조건에서 취해진 장치에서 읽은값에 적용될 수 있다. 그리고 여전히 그것은 측정된 양의 참값과 다를

수 있다. 이렇게 남은 불확실성을 시스템적 오류라고 부르고, 이런 시스템적 오류는 보정의 한계, 보정 조

건과 비교되는 설비의 변경, 그리고 계기 그 자체의 고유한 그리고 구조상의 한계 등으로부터 발생된다.

시스템적 오차와 관계된 불확실성은 측정 조건이나 장치의 변경 없이는 실험적으로 평가될 수 없다. 이

대안이 포함된 장치의 교려와 실험의 근간을 결정하는 중요한 것이기 때문에 가능할 때는 언제나 이것이

수행되어야 한다.

시스템적 불확실성을 추정하는 첫 번째 단계는 측정값에 영향을 미칠 수 있는 측정 양상들을 확인하는

것이다. 두 번째 단계는 각각의 이런 영향들을 허용하기 위한 오류의 한계를 지정하는 것이다. 예를 들면

전체 양정 h를 계산하기 위한 독립 변수들을(밀도, 기온, 기준 높이, 속도 수두) X1, X2..., Xn으로 타낸다면

H = f ( X1, X2..., Xn) (4) ·····································································································

그리고 독립 변수에서의 불확실성으로부터 야기된 표준 편차에 기인하는 H에 대한 표준 편차 sH는

변수들이 상호 독립적이라면 다음의 식으로부터 구해진다.

∑=

∂∂

=n

ii

iH xs

XHs

1

2

2

··································································································· (5)

만약 f가 선형 함수라면

∑=

=n

iiH xss

1

2 ··············································································································· (6)

그러므로 95 %의 신뢰도에서 시스템적 오차의 신뢰 한계 es는 다음의 식으로 구해진다.

∑=

=n

iH xiee

1

2ss (7) ············································································································

여기에서 esH = 1.96sH

사실상 과거의 경험과 어느 특정량의 측정에서 시스템적 불확실성은 추정할 수 있는 공적 자료로부터

좀 더 광범위하게 결론을 내는 것이 필요하다. 95 % 신뢰도에서의 불확실성, 보정 결과의 표준 편차, 또는

보정 증명 등을 가지고 인정받은 국제적 권위에 의한 보정된 계기를 이용하는 것도 가능하다.

계기가 국부적으로 보정이 되었다 하더라도 보정이 의미가 있는지가 이미 알려진 계기가 2차 오차 한

계에 부합하는지를 알아야 한다.

실험 전과 실험 후에 하는 최소한 2번의 보정이 필요하다. 그러나 이전에 한 번한 보정에 의지하기 보

다는 많은 보정의 기록들을 갖는 것이 더 바람직하다.

양자 택일로 계수, 보정, 불확실성을 갖고 상세한 구성 및 사용을 나타내는 국가 규격 및 국제 규격에

의해 차압 유량계와 같은 계기는 커버된다.

7.~12.에서 주어진 값들은 경험과 판단에 근간을 구고 있고 도입된 방법에 대한 95 %의 신뢰도에 서의

시스템적 불확실성 범위 안에 있다. 이런 것들은 시스템적 불확실성의 추정과 국제 규격이나 각 방법들

에 관련된 표준을 다룬 적절한 절들에 관련된 눈금 읽기 등에만 사용되어야 한다.

71


B ISO 5198：2003

A.5 랜덤 불확실성과 시스템적 불확실성의 조합 랜덤 불확실성과 시스템적 불확실성을 조합하는데 보편

적으로 받아들여진 방법은 없다. 비록 이것이 시스템적 불확실성과 랜덤 불확실성을 분리해서 정리하기

위한 값들임에도 불구하고 이것은 규정된 조건에 관계될 때 혼란스러울 수 있다. 어느 한 양에서의 전체

오차는 다음의 제곱률 전파 방법(square law propagation method)에 의해 얻을 수 있다.

e = 2r

2s ee + ················································································································ (8)

시스템적 오류는 전적으로 설비의 특성들과 측정 방법의 선택에 따라 조절된다. 예를 들면, 평균 속도를

사용하여 계산된 운동 에너지의 값은 측정 영역에서의 속도 분포가 충분히 규칙적이지 않다면 그것의 참

값과 다를 수 있다. 그러나 랜덤 오차는 현장 조건과 취해진 많은 측정 및 측정하는 동안 취한 배려에

의해 영향을 받는다.

A.6 커브 피팅 곡선 주위에 산재되어 있는 오차의 추정 컴퓨터 프로그램은 실험 자료에 대한 커브 피팅에

대하여 유용하다. 그리고 이것들은 둘 또는 그보다 많은 사람들이 실험 결과의 해석에 관심을 갖 는

계약적 상황에 유리하게 사용될 수 있다.

수학적 곡선을 이같은 데이터에 맞추어 보는 것은 데이터가 함축적일 때에 더욱 해야 한다. 그러므로

곡선의 선택 그 자체는 많은 문제가 될 수 있다.

제한된 많은 실험 조건에서 특히 만약 어느 것도 되풀이되지 않는다면 각각의 점들을 통과해서 지나

가는 복잡한 곡선은 산만한 실험 자료에 대한 간단한 표현보다도 더 나쁘게 평가될 것이다.

실험 목적을 수용하는 커브 피팅은 규정된 조건 근처에서 적당한 범위의 성능(10 %라고 말한다.)에 의해

가장 잘 한정된다. 많은 반복 또는 그에 준하는 반복에서처럼 실행 가능한 기술적 또는 경제적 방법이

범위 안에서 시행되어야 한다. 일반적으로 이같은 범위 안에서 간단한 낮은 차수의 다항식이 잘 맞는다.

이것은 하나나 그 이상의 차수를 가진 다항식을 이용하는 경우에 규정된 효율점에서 얻어진 신뢰도

한계와 관련 에서 별 이득이 없다는 것과 같은 말이다.

마지막 조건은 스플라인 피트(spline-fit) 프로그램에 의해 어떤 범위를 나타내는 단순 곡선(simple curve)을

어느 한쪽 면에 인접한 구역 내에 비슷한 곡선과 연결하는 곡선들에 적용된다.

만약 선택된 범위가 굴곡, 불연속성 또는 다른 특성을 가지고 있다는 것이 명백해진다면 실제 곡선 모

양을 완벽하게 조사하기 위해 범위를 좁히든지 아니면 바꿀 필요가 있다.

72


B ISO 5198：2003

설명을 필요로 하는 면적

그림 28 불연속의 예

73


B ISO 5198：2003

부속서 B 규정된 성능에 따른 시험 결과의 비교

B.0 개 요 이 규격은 수용 목적의 어떠한 구조적 공차 또는 국제적 공차에 대해 규정하지 않는다.

그럼에도 불구하고 이 점들이 계약상에서 합의된 후에는 측정 불확실성과 합의된 공차를 고려해서 규

정된 성능으로 측정 결과와 비교하는 것이 필수적으로 남아 있다. 이 부속서는 하나의 지침서로 사용될 수

있는 여러 다른 사용 가능한 비교 방법을 제시하고 있다. 비록 이것이 항상 있는 경우가 아니더라도 양의

공차와 음의 공차는 사용되어 왔다.

B.1 주어진 유량에서 규정된 양에 대한 시험 결과의 비교

B.1.1 펌프 전양정 만약 H(qV)의 그래프에서 5.5.3에서 정의된 측정 밴드가 그림 29에 나와 있는 선

AB와 교차하거나 만난다면 양정에 대한 시방을 충족시킨다. 여기서 tH는 전양정 H에서의 합의된 허용

차를 말한다.

그림 29 주어진 유량에서 규정된 것에 대한 측정된 전양정을 비교하는 그래프

B.1.2 효 율 만약 η(qV)의 그래프에서 5.5.3에서 정의된 측정 밴드가 그림 30에 나타낸 선 AB보다 높

이 있거나 교차하거나 만난다면 효율에 대한 시방을 충족시킨다. 여기서 tη는 효율 η에서 합의된 허용차

이다.

74


B ISO 5198：2003

그림 30 주어진 유량에서 규정된 것에 대한 측정된 효율을 비교하는 그래프

B.1.3 입 력 만약 P(qV) 그래프에서 5.5.3에서 정의된 측정 밴드가 그림 31에 있는 선 AB보다 낮거나

교차하거나 만난다면 입력에 대한 시방을 충족시킨다. 여기서 tp는 입력 P에서 합의된 허용차를 말한다.

그림 31 주어진 유량에서 규정된 것에 대한 측정된 입력 동력을 비교하는 그래프

B.2 주어진 전양정에서 규정된 양에 대한 시험 결과의 비교

B.2.1 유 량 만약 H(qV) 그래프에서 5.5.3에서 정의된 측정 밴드가 그림 32에 있는 선 AB와 교차하거나

만난다면 유량에 대한 시방을 충족시킨다. 여기서 tq는 유량 qV에서 합의된 허용차를 말한다.

75


B ISO 5198：2003

그림 32 주어진 전양정에서 규정된 것에 대한 측정된 유량을 비교하는 그래프

B.2.2 효 율 만약 H(η) 그래프에서 5.5.3에서 정의된 측정 밴드가 그림 33에 있는 선 AB의 오른쪽에 있

거나 교차하거나 만난다면 효율에 대한 시방을 충족시킨다. 여기서 tη는 효율 η에서 합의된 허용차를 말

한다.

그림 33 주어진 전양정에서 규정된 것에 대한 측정된 효율을 비교하는 그래프

B.2.3 입 력 만약 H(P) 그래프에서 5.5.3에서 정의된 측정 밴드가 그림 34에 있는 선 AB보다 낮거나

교차하거나 만난다면 입력에 대한 시방을 충족시킨다. 여기서 tp는 입력 P에서 합의된 허용차를 말한다.

76


B ISO 5198：2003

그림 34 주어진 전양정에서 규정된 것에 대한 측정된 입력 동력을 비교하는 그래프

B.3 규정된 성능점에 대한 시험 결과의 비교

B.3.1 유량과 전양정 만약 H(qV) 그래프에서 5.5.3에서 정의된 측정 밴드가 그림 35에 있는 직사각형

ABCD와 교차하거나 만난다면 성능점(qVsp, Hsp)에 대한 시방을 충족시킨다. 여기서 tq와 tH는 각각 유량 qV와

전양정 H에서의 합의된 허용차를 말한다.

측정 밴드와 직사각형 ABCD에 동시에 놓인 모든 점들은 그림 35의 DEF에 의해 범위가 정해진다. 이

영역의 모든 점은 같은 타당성이 있고 규정을 따른다.

B.3.2 효 율 그림 35에서 범위가 정해진 영역 DEF는 유량의 범위를 결정한다. 유량의 범위 안에 놓인

η(qV)의 그래프에서 측정 밴드 부분은 영역 GHIJ의 범위를 정한다. 이들 영역의 모든 점들은 모두 같은 타

당성이 있다.

만약 영역 GHIJ가 그림 36에 있는 직사각형 A′B′C′D′보다 높이 있거나 교차하거나 만난다면 효율에 대

한 시방을 충족시킨다. 여기서 tq와 tη는 각각 유량 qV와 효율 η에서 합의된 허용차를 말한다.

B.3.3 입 력 그림 35에서 범위가 정해진 영역 DEF는 유량의 범위를 결정한다. 유량의 범위 안에 놓인

P(qV)의 그래프에서 측정 밴드 부분은 영역 KLMN의 범위를 정한다. 이들 영역의 모든 점들은 모두 같은

타당성이 있다.

만약 영역 KLMN이 그림 37에 있는 직사각형 ABCD보다 낮은 곳에 있거나 교차하거나 만난다면 입

력에 대한 시방을 충족시킨다. 여기서 tq와 tP는 각각 유량 qV와 입력 동력 P에서 합의된 허용차를 말한

다.

비 고 허용차에 대한 합의 사항이 없는 경우는 그림 29~34까지의 선 AB 또는 그림 35~37에 있

는 직사각형 ABCD는 한 점으로 줄어든다.

만약 이 점이 상응하는 측정 밴드의 범위 안에 또는 밴드 곡선 한계보다 높거나 낮은 곳에 놓이면 적

절한 규정이 나타난다.

77


B ISO 5198：2003

그림 35 규정된 성능점에 대한 유량 및 전양정을 비교하는 그래프

그림 36 규정된 성능점에 대한 유량 및 효율을 비교하는 그래프

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B ISO 5198：2003

그림 37 규정된 성능점에 대한 유량 및 입력을 비교하는 그래프

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B ISO 5198：2003

부속서 C 물의 열역학적 상태량 및 열역학적 방법에 의한

효율 측정의 정확성의 평가

C.1 물의 열역학적 상태량의 표 계수 a, 및 cp의 값은 온도 및 압력의 함수로서 각각 0~275℃ 및

1~300 bar(1)의 범위에서 표 15~17까지에 주어져 있다.

주(1) 1bar = 0.1 MPa

표 15 등온 계수, a (10－3m3/kg)

온도 ℃

압력 bar

80


B ISO 5198：2003

표 15 등온 계수, a (10－3m3/kg)(계속)

온도 ℃

압력 bar

온도 ℃

압력 bar

81


B ISO 5198：2003

표 15 등온 계수, a (10－3m3/kg)(계속)

온도 ℃

압력 bar

온도 ℃

압력 bar

82


B ISO 5198：2003

표 15 등온 계수, a (10－3m3/kg)(계속)

온도 ℃

압력 bar

온도 ℃

압력 bar

83


B ISO 5198：2003

표 16 밀도, kg/m3) (

온도 ℃

압력 bar

온도 ℃

압력 bar

84


B ISO 5198：2003

표 16 밀도, (kg/m3)(계속)

온도 ℃

압력 bar

온도 ℃

압력 bar

85


B ISO 5198：2003


온도 ℃

압력 bar

온도 ℃

압력 bar

86


B ISO 5198：2003


온도 ℃

압력 bar

표 17 일정 압력에서 단위 질량당 비열, cp[J/(kgㆍK)]

온도 ℃

압력 bar

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B ISO 5198：2003

표 17 일정 압력에서 단위 질량당 비열, cp[J/(kgㆍK)](계속)

온도 ℃

압력 bar

온도 ℃

압력 bar

88


B ISO 5198：2003


온도 ℃

압력 bar

온도 ℃

압력 bar

89


B ISO 5198：2003


온도 ℃

압력 bar

온도 ℃

압력 bar

C.2 측정의 정확성 효율 측정에서 열역학적인 방법으로 불확실성을 측정하는 일반적인 원칙은 10.7에

나와 있다. 오차 개개 성분의 전파와 평가에 대한 부수적인 정보는 C.2.1과 C.2.2에 나와 있다.

C.2.1 단위 질량당 에너지 결정에서의 불확실성 추정

C.2.1.1 단위 질량당 수력 에너지 일어날 수 있는 오차는

a) 압력 차이 (p2－p1) 측정에서의 상대 오차：δ∆p/∆p

b) 단위 질량당 체적의 평균값 계산에서의 상대 오차：δ Vm/Vm

90


B ISO 5198：2003

그러므로 상대적인 불확실성 δEh/ Eh는 다음의 방정식으로부터 주어진다.

22

h

h

+

∆

=

m

m

VV

p∆p

EE δδδ

C.2.1.2 단위 질량당 기계적 에너지

C.2.1.2.1 10.1.2에서의 1차 방정식 일어날 수 있는 오차는

a) 압력 차이(p21－p11) 측정에서의 상대 오차：δ∆p/∆p

b) 평균 등온 계수에서의 상대 오차：δ a / a

c) 온도차에서의 상대 오차：δ∆θ /∆θ

d) 평균 비열에서의 상대 오차：δ cp/cp

e) 2차원 현상에 기인하는 보정값에서의 상대 오차：δ∆Em/∆Em

Em, δEm에서의 절대 불확실성은 다음의 방정식에서 주어진다.

(δEm)2=(∆pㆍδ a)2＋(aㆍδ∆p)2＋(∆θㆍδcp)2＋(cpㆍδ∆θ)2

여기서부터 상대 불확실성 m

m

EEδ

가 얻어진다.

2

m

m22

2

22

2

2

m

m

1

1

1

1

+

+

+

+

+

+

=

E∆E

∆∆

cc

∆ca∆∆p

∆paa

a∆∆cE

E

p

p

p

p

δθθδδ

θ

δδθ

δ p

p

C.2.1.2.2 10.1.2에서의 2차 방정식 일어날 수 있는 오차는

a) 엔탈피 차이에서의 상대 불확실성：δ (h21－h11)/(h21－h11)

b) 2차 현상에 기인하는 보정값에서의 상대 불확실성：δ∆Em/Em

이전처럼 엔탈피 차이에서의 불확실성은 온도 측정(보정에서의 오차, 측정 브리지, 눈금 읽기에서의

오차 등)에서의 불확실성, 온도 측정에서의 불확실성의 조합 그리고 엔탈피는 계산 등을 고려한다.

엔탈피 h를 계산하는 데는 절대 전체 불확실성을 δ h로 놓는다. 엔탈피 차이에서의 상대 불확실성은 다

음과 같이 된다.

pdhh

hhhhh

θ

δδ

−

=−−

11211121

1121 2)(

속도와 높이 영역에 대한 불확실성은 일반적으로 매우 작은 영향을 끼친다.

C.2.1.3 2차 현상에 기인하는 보정값에서의 불확실성 추정 이들 현상은

a) 입구와 출구측에서 주위와 측정 회로간의 열교환

b) 입구에서의 에너지 불안정성

c) 와류 교환

각각의 보정은 보정값에 10 %가 되는 불확실성에 의해 편향된다. 그리고 각각의 상응하는 상대 불확실

성은 Em의 인용으로 인해 계산되어야 한다.

m

2

m

1 ,Ef

Ef δδ …

이들 잔여 오차는 각각 독립적으로 존재한다. 이 오차들은 다음 식과 같은 방법으로 결합되어야 한다.

보정값에 기인하는 단위 질량당 기계적 에너지에서의 불확실성 추정도 얻어진다.

91


B ISO 5198：2003

+

+

=

2

m

2

2

m

2

m

m

Ef

Ef

E∆E δδδ

…

C.2.2 효율에서의 상대 불확실성 효율의 산출에 있어서의 상대 불확실성 δη/η는 다음과 같다.

2

m

m

2

h

h

+

=

EE

EE δδ

ηδη

그래서

2/1

2

m

m

22

2

2

2

2

2

2

m

m

1

1

1

1

1

11

+

+

+

+

+

+

+

++

=

E∆E

cc

∆∆

∆ca∆a

a

a∆∆c∆p

∆p

a∆∆cV

V

p

p

p

pp

δδθθδ

θ

δθ

δθ

δηδη

p p

온도가 균등하게 되는 부분적 확장 운영 절차의 경우에는 위의 방정식은 다음과 같이 줄어든다.

2/12

m

m

222

m

m 2

+

+

+

=

E∆E

∆p∆p

aa

VV δδδδ

ηδη

p

92


B ISO 5198：2003

부속서 D 다른 캐비테이션 시험

D.0 개 요 다른 캐비테이션 시험의 목적은 펌프 총수두 하강과 다른 기준으로부터 캐비테이션의 발전

에 대한 평가를 가능하게 하는 것이다.

－두드러지게 확장된 캐비테이션 캐비티의 발전

－음압 레벨에서의 상당한 변화

현상이나 발견된 영향의 출현은 일반적으로 그림 38에서 도식적으로 보여 주는 선택된 기준에 따라 다

양한 (NPSH)값에서 일어난다.

각각의 기준에 관련해서 (NPSH)는 다양한 유동 조건하에서 주어진 임펠러 설계의 민감성과 캐비테이션

의 조기 영향을 발견할 수 있게 한다는 점에 유념해야 한다. 그러나 부식과 진동같은 다른 영향과 관련해

서 정의된 캐비테이션의 연결성을 알 수 있게 하는 기준은 현재 없다.

이들 시험 동안에 회전 속도는 측정 오차 범위 내에서 일정하게 유지되어야 한다.

D.1 캐비테이션 출현의 가시화 시험 눈으로 발견이 가능한 캐비테이션 출현의 정의된 시작 단계와 관련

해서 유효 흡입 헤드는 (NPSH)vis로 나타낸다.

캐비테이션 출현의 가시화 시험에서는 캐비테이션이 (NPSH)의 감소 또는 다른 변화에 의해 중요한

특성화된 길이(몇 밀리미터)를 가진 구멍이 나타날 때까지 점증적으로 일어난다. 이 구멍의 길이는 유동의

일반적 방향에서 측정되는 것이다. 스트로보스코프의 측정은 많은 경우에 충분하다. 캐비테이션 출현에 관한 더욱 정확한 관측을 위해서

는 사진이나 높은 속도의 영화 촬영 기술을 사용한다.

음압

레벨

캐

비티

특성

치수

그림 38 선택된 크리테리온에 따른 여러 가지 (NPSH)값에서의 검지 효과

93


B ISO 5198：2003

캐비테이션 출현 시험에서는 적절한 영역에 투명 재질로 설치되어 있는 회로나 펌프의 특정 부분 이 필

요하다. 대부분의 펌프 설계에서 시험은 일반적으로 가장 효율적인 점 이하에서 유동에 효율적 이다. 캐

비테이션은 더 높은 유동에서 임펠러의 압력측에서 관찰하는 것이 어렵다.

서술된 캐비테이션 출현 시험에서 회전 속도는 ±20 % 정도의 규정된 속도를 벗어난다. 그럼에도 불구

하고 캐비테이션 출현 기준의 질적인 특성을 고려해서 더 많이 벗어나도 상호 합의에 의해 인정될 수 있

다. 규정된 속도에서의 결과의 해석은 다음의 관계식에 의해 이루어져야 한다.

(NPSH)T = (NPSH)2

sp

n

n

D.2 음압 레벨 측정에 의한 캐비테이션이 일어나는 시점의 측정 음압 레벨에서의 상당한 변화와 관련된

유효 흡입 헤드는 (NPSH)ac로 나타난다[이같은 (NPSH)에 사용되기 위한 주파수나 주파수 폭]. 이같은 시험

이 필요할 때 많은 수의 음압 레벨 변화는 협의상에 규정되어야 한다.

이들 시험에서 일정한 유량을 유지하는 동안에 (NPSH)가 점차적으로 변화함으로써 캐비테이션의 강도

는 변화한다. 주어진 주파수 폭이나 주파수에서의 음압 레벨은 각각의 (NPSH)의 변화에 따라 측정된다.

캐비테이션은 아니지만 펌프와 관련된 기계적 또는 수력적인 현상에 의해 결과들이 무용 지물이 되는

것을 피하기 위해서는 음압 레벨 시험은 10 kHz 이상이나 적어도 통과하는 주파수의 다섯 배가 되는 곳에

서 수행되어야 한다.

음압 레벨 토대에서 임의적인 캐비테이션 성능 비교에 대해서는 만약 이 토대에서의 비교가 타당하다

는 것을 알 수 있다면 16 kHz와 31.5 kHz의 중심 주파수의 옥타브 밴드(octave band)가 사용되어야 한다. 이

같은 경우에 더 작은 대역폭이 사용되면 더 높은 주파수 폭 또는 더 높이 분리된 주파수 분석이 사용된다.

시험 설비의 다른 부분으로부터의 캐비테이션 소음이 시험 데이터로 만들어진 평가에 영향을 주지 않는

다는 것을 보장하기 위해 이들 시험에서는 특별한 주의가 필요하다. 캐비테이션은 슈라우드와 케이싱 사

이의 웨어 또는 임펠러 끝단과 같은 곳에서 일어날 수 있다. 이는 조사, 연구되는 캐비테이션 영향에 관련

해서 음압 레벨 전에 나타나는 음압 레벨의 일반적으로 임펠러 깃에 위치하는 변화를 가져온다.

수행되는 시험에 알맞은 주파수 응답을 가지고 있는 수중 청음기가 사용될 것이다. 이것은 파이프 입구

측 벽면에 펌프 흡입구로부터 입구 지름의 거리만큼 떨어져서 고정되어야 한다.

만약 어떤 청각적인 방법이나 설비도 사용되지 않는다면 레벨 측정은 캐비테이션의 임의적인 비교에

의해서만 이루어진다(11.1 참조). 파이프의 움푹 들어간 벽면에 고정된 수중 청음기나 외부에 고정된 음

향 탐침기의 사용은 가능하다. 이들 방법이 파이프의 시스템적 특성과 파이프 벽 강도의 영향에 관련된

장애나 반작용들이 있기 때문에 절대값이 아닌 음향 압력에서 변화를 측정하는 데만 사용 가능하다.

음압 레벨 측정은 측정되는 음압 측정 레벨의 변화가 일정한 장치의 정확성과 민감성에 의해서 이루어

져야 한다.

음압 레벨의 값은 측정이 이루어지는 속도와는 다른 회전 속도로는 전환될 수 없다. 그러나 (NPSH)의

값은 D.1에서와 같은 방법으로 전환될 수 있다.

94


B ISO 5198：2003

부속서 E 마찰 손실

7.2.5에서 주어진 마찰에 기인하는 손실 헤드를 계산하기 위한 방정식은 많은 경우에 보정이 필요 없다

는 결론을 낼 수 있는 긴 계산식을 가지고 있다.

그림 39는 계산식이 만들어질 필요가 있는지에 관해서 예비적인 검사로 사용될 것이다. 이것은 찬물을

써서 일정한 원형 단면의 단조 철파이프나 강철 파이프에 적용된다. 출구와 입구 파이프는 같은 지름 을

가지고 있는 것과 입구와 출구 플랜지의 두 배가 되는 상류측과 하류측 측정점들을 가정한다. 만약 파

이프가 서로 다른 지름을 가지고 있는 경우라면 더 작은 파이프 지름이 사용되어야 한다.

만약 “보정이 없다.”는 경우에는 계산은 할 필요가 없다.

만약 보정이 필요하다면 Moody 그래프(그림 40 참조)가 사용되거나 λ을 계산하기 위한 적절한 방정식이

사용된다(7.2.5 참조). 파이프 거칠기 k에 대해서는 표 20에서 주어진 값들을 사용한다.

표 20 파이프에 대한 상당 균일 거칠기 k의 전형적인 값

표면의 상당 균일 거칠기

k의 전형적인 값 시판 파이프 재료

mm

유리, 인발 황동, 구리 또는 납

강(단조강)

아스팔트된 주철

아연 철판

주철

콘크리트

리벳된 강

0

0.05

0.12

0.15

0.25

0.3~3.0

1.0~10.0

95


B ISO 5198：2003

펌프

전 양

정(m

)

파이

프 지

름(m

m)

보정 불필요

보정 필요

속도(m/s)

그림 39 손실 보정이 요구되는 속도들을 나타낸 그래프

96


B ISO 5198：2003

Dk

상대 조도

레이

놀드

수,

Re=

UD

v

완전

난류

거친

벽

매끄

러운

벽

천 이

영

역

임 계

영

역

측 류

이

동

수두 손실 λ에 대한 일반 계수

그림 40 수두 손실 λ에 대한 일반 계수 값(Moody 선도)

－


97 본－


98

KS B ISO 5198：2003

원심, 사류 및 축류 펌프－수력 성능 시험 규격－정밀 등급 해 설

이 해설은 이 규격에서 규정한 사항 및 이와 관련된 사항을 설명하는 것으로 이 규격의 일부는 아니다.

1. 제정의 취지 및 경위 원심, 사류 및 축류 펌프에 대한 수력 성능을 정확하게 검증하기 위한 절차와

방법에 대한 규정의 제정이 요구되고 있다. 또한 생산자와 구매자 사이에서 성능 시험의 결과에 대한 신

뢰가 요구되고 있으며, 이 신뢰에 대한 고도의 정밀도를 가진 시험을 실시할 수 있는 방법이 요구되고 있

다.

정밀 등급은 주로 고도의 정밀도가 중요시되는 실험실에서 연구 개발 및 과학적 목적을 위해 사용된다.

또한 정밀 등급 시험은 시험에 많은 노력과 고비용이 요구될 뿐 아니라 정밀 등급의 명시 사항의 성능 시

험은 적격한 상황에서만 시험이 가능하다.

이에 따라 원심, 사류 및 축류 펌프에 대한 정밀 등급의 수력 성능 시험용 코드를 규정하게 되었다.

이 규격은 1987년에 발행된 ISO 5198, Centrifugal, mixed flow and axial pumps－Code for hydraulic performance

tests－Precision class를 번역해서 기술적 내용을 변경하지 않고 작성한 한국산업규격이다.

2. 규격의 내용 이 규격은 연구 개발 또한 하이테크에 사용할 원심, 사류 및 축류 펌프가 틀별한 조건을

충족시킬 수 있는가를 알아보기 위한 인수 능력 평가시 특히 성능 특성에 관한 정확한 정보가 필요할 때

사용하는 것이 바람직하다.

이 규격은 용어 및 기호의 정의, 시험에 대한 일반적인 요구 조건, 유량, 양정, 회전 속도, 동력, 효율의

측정 방법 및 캐비테이션 시험 등에 대하여 규정하고 있다.

3. 기대 효과 이 규격이 제정됨으로써 펌프의 성능에 대한 공인된 방법에 의해 정확한 검정이 이루어질

수 있으므로 생산자와 구매자 사이에서의 신뢰가 구축될 수 있으므로, 생산자는 펌프의 성능 등의 특성을

정확하게 제공할 수 있고 구매자는 필요한 성능의 펌프를 구입하여 활용할 수 있을 것이다.

4. 규격 제정에서 문제가 되었던 사항 Mixed flow pump를 우리 말로 해석하는 과정에서 공학 용어에서는

혼류 펌프로 사용하나, 현장에서는 사류 펌프로 통용되고 있어 이 규격에서도 사류 펌프로 해석하였다. 이

것은 오래 전부터 일본에서 사류(斜流) 펌프로 통용하고 있었으며, 이 일본 한자를 우리 말로 그대로 읽어

사류 펌프로 통용되고 있다. 그러나 앞으로는 혼류 펌프로 명명하는 것이 더 타당할 것으로 생각된다.

－


해－


한국산업규격 원심, 사류 및 축류 펌프－수력 성능 시험 규격－정밀 등급

2003년 7월 25일 발행

편 집 겸

발 행 인 유 영 상

발 행

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Centrifugal, mixed flow and axial pumps－Code for hydraulic

performance tests－Precision class ICS 23.080


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